有人探査計画と有人与圧ローバ
2022 年12月1 5日
佐藤直樹
宇宙探査システム技術ユニット 長
宇宙航空研究開発機構（ JAXA ）アルテミス計画
アポロ計画以来の人類による月面探査と、人類による火星探査の準備を行う活動◆ 米国は、2025年以降の有人月着陸を目指すことを発表した。

◆ アルテミス計画は、民間法人の宇宙探査活動への参加・連携を重視している。
◆ NASAは、月面探査と持続的な活動を通じて、2030年代に火星有人着陸の実現を目指している。

火星探査

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GatewayとOrionの飛行計画

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国際宇宙探査への参画プロセス
Strategic Headquarters for National Space
Policy (Dec. 28, 2021)
Japan’s aim to put a Japanese astronaut on
the moon in the late 2020s.

Gateway MOU© JAXA

Artemis Accords
Strategic Headquarters forNational Space Policy
Officially decided to join theinternational space exploration(Artemis Program)

Selection of New
Astronaut Candidates

JEDI
Joint Exploration Declaration of Intentfor Lunar Cooperation

2019

2020

2021

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JAXAのロードマップ

5月とは「月」 地球の衛星 地球の周りをまわる⚫ 大きさ（直径）：3475km ※地球の1/4⚫ 地球からの距離：平均38万km （36~41万km）⚫ 月の自転（1日） ：地球の27.3日（朔望29.5日）⚫ 月の公転（1年） ：地球の27.3日
月は、自転と公転が同じ周期であるため、月の裏側を見ることはできない。
（地球からは、いつも同じ側が見えている）
地球の軌道面から
6.6度

5.1度 1.5度

自転軸

自転軸
地球の軌道面
5.1度• 黄道面に対して軌道面が約5.1度傾いており，更に自転軸が約1.5度傾いているため，黄道面の垂線に対して自転軸は約6.6度（5.1度+1.5度）
傾く．
よって概ね緯度が83.4度（90度-6.6度）以上の地方で白夜・極夜がある。
6月に水はあるか(1/2)
月極域には長期間にわたって彗星・小惑星・太陽風によりもたらされた水氷（あるいは水素）が保存されていると考えられている。

©NASA

観測データをもとにシミュレーションにより推定された 水の分布。
白は地表に存在、灰色は温度が高いため地下1mの深さまで水が存在しないことを示す。図の中心は南極点、外側の円は緯度80度．Science誌（2010年）より引用．

LROの中性子観測データをもとに推定された 水の分布。水素の存在量を水の量に換算して示している。図の中心は南極点、外側の円は緯度70度。A.B. Sanin et al., Hydrogen distribution in
the lunar polar regions, Icarus 283 (2017)より引用。

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月に水はあるか(2/2)
リモートセンシング観測データに基づく多くの研究が報告されている。

10%

1%

0.1%

①LRO[*1]
CH-1[*4]②LRO[*1]

30%

③LRO

<10%

④かぐや

<7.5%

⑤LCROSS[*2]

5.6%

⑥LRO

2%

⑦LP[*3], LRO

0.7%

⑧LRO

0.5%

⑨CH-1[*4]

0.08%

20%

月南極域の水氷の質量比率（推定値）① 一部の領域に氷が曝露しており最大30wt%が存在する（Shuai Li et al., 2018）② ｼｬｯｸﾙﾄﾝｸﾚｰﾀ内は太陽風による月表面の変化が小さいか、又は水氷が存在（Zuber et al., 2012）③ 永久影領域に水氷が存在（Thomson et al., 2012）④ ｼｬｯｸﾙﾄﾝｸﾚｰﾀ（南極の永久影）内の地表に大量の氷は存在しない（Haruyama et al, 2009）⑤ 飛翔体の衝突による放出物を観測（Colaprete et al., 2010）⑥ 表層に水の霜が存在（Gladstone et al., 2012）⑦ 極域の永久影領域に水氷または水素が存在（Miller et al.,2012）⑧ 水に換算すると最大0.5%程度が存在する(A.B. Sanin et al.、
2017)
⑨ 高緯度地域にOH基と水が存在（Pieters et al., 2009）[*1] Lunar Reconnaissance Orbiter（米国，2009年打上）
8[*2] Lunar CRater Observation and Sensing Satellite （米国，2009年打上）[*3] Lunar Prospector （米国，1998年打上）[*4] Chandrayaan-1（インド，2008年打上）

有人与圧ローバの貢献
有人与圧ローバは、日本が提供する方針で国際調整を実施中。
・日本人宇宙飛行士の月面初到達に向けて、有力な貢献となり得る。
・有人の月面探査範囲を飛躍的に拡大できる、実施可能な科学探査の幅が大きく広がる。
（無人時も探査が可能：常に探査ができる）

©NASA

©NASA

令和3年度の宇宙基本計画工程表 改訂における2022年度以降の取組
2021年度に引き続き、国際宇宙探査への日本の参画方針を踏まえ、ゲートウェイ居住棟への我が国が強みを有する技術・機器の提供、現在開発中のHTV-Xによるゲートウェイへの補給、小型月着陸実証機（SLIM）及び月極域探査機による月面着陸探査を通じたデータ共有等に向けた取組を進めるとともに、月面での移動手段（有人与圧ローバ）の開発研究に着手するなど、月面活動に必須のシステムの構築に民間と協働して取り組む。また、米国人以外で初となることを目指し、2020年代後半を目途に日本人による月面着陸の実現を図る。

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月のどこを目指すのか –探査領域-（1/4）
科学探査の目的 ：「我々の住む太陽系」の成り立ちを理解する。
どのようにできたのか、どのように進化したのか＜フェーズ#2＞＜知りたい情報＞
月の裏側◼ 2032年～⚫ 水氷、ボラタイル物質があるか？
SPA盆地：ミッション期間42日(越夜14日)⚫ 土壌組成（分布、異質性）は？
SPAB NW⚫ 月の地殻構造と形態は？
月面上でアップデート➢ 走行距離の増加➢ ミッション期間（越夜日数）の増加＜フェーズ#1＞◼ 2029年～
南極域：ミッション期間30日(越夜1.5~8日)

South
Pole

SPAB Interior

半径：100km

半径：100km

半径：15kmSite102
半径：100km

A3

Site105

半径：100km

A4A2

SPAB Basin Ring

Schrodinger

Site004

90W

90E

A1180E※右図から上下を反転して表示

B4N85©NASASouthPole

©NASA

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月面探査 -宇宙飛行士の活動-（4/4）⚫走行・探査日は、Liイオンバッテリによる最大8時間の走行・探査を行い、残りの16時間は停車する。
⚫停車時は、太陽電池システムによるバッテリ充電と再生型燃料電池システムによるエネルギー貯蔵（水電解）を行う。
⚫越夜時は、停車し再生型燃料電池システムによる発電（燃料電池）越夜を行う。
【有人ミッション】 1週間（7日間）のうち6日間の頻度で走行・探査を行う。（1日はクルーの休み、有人与圧ローバは停車・充電）【無人ミッション】 走行・ロボティクス探査と停車・充電を隔日で行う

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有人与圧ローバ システム仕様（案）【主要仕様】
項目乗員仕様2名（緊急時4名）
打上時~8.5 t (マージン込)
質量
月面走行時~10.6 t (マージン込)サイズ
形状
6.9×4.0×3.5 m
居住容積
9 m3~
キャビン
気圧
0.56気圧速度
最大15 km/h
登坂性能
走行性能
最大20°
乗り越え性能最大30 cm
走行用電池
60 kWhエネルギー
越夜用電池
384 kWh~太陽電池
10.5 kW~
排熱能力
6.5 kW~
航法システムCamera, 3D Lider、LNSS
搭載機器
100 kg
利用実験
サンプル
350 kg10 年
寿命

有人与圧ローバ（外観図）
ハイゲインアンテナ
ローゲインアンテナ

太陽電池
展開機構

©JAXA/TOYOTA

タイヤ

燃料/空気タンク©TOYOTA©BRIDGESTONE

12有人与圧ローバ 通信要求
Return Link
Category(Data generation

mission namenumberlocationvolume)

Forward Link

Date rate
Contents (Assume rationald)

Large size

Date rate(Assumed)

rational(1) Science mission data: 500Mbps

Pressurized rover-Some Science mission needs 10s Mbps as datat rates.(assumedup to 100Mbps in this study)-Pressurized rover will equip several science probes (assumed 5・South Pole2

High rate 1Gbps

・Far sideprobes in this study)

3Mbps

Voice, Video, Audio, Imagery, etc..

100kbps

File transfer, Command100kbps

Command(2) High definition video data: 500Mbps- 8K video data real-time transmission neefs 100Mbps/ch(SPA)- Pressurized rover will equip several 8K cameras (assumed 5cameras in this study)

Low rate

lunar astronomicalobservatory

1

High rate 1Gbps- generates 7 TB in the night time of the moon (14days) *1

Low rate

Teremetory

100kbps

Lunar base station multiplex several users' mission data, such as

High rate 1Gbps
110s~100s

High definition video data

South Pole

1Mbps
Low rate(academia, industry player, etc...)File transfer, Telemetory, Enginering data, etc..

Far Side

lunar base station

Small size

100kbpsGlobal20Mbps

High rate 10Mbps
Low rate100kbps

Lunar base station multiplex several users' mission data, such as

File trandfer, Command, Voice, video, imagery,etc..

- Telemetry, Science data, Engineering data etc..
Assumed suffciently reasoonable rate for mission datatransmission

100kbpsCommand

Teremetory

13有人与圧ローバ 航法要求

1. 航法の位置決定精度⚫
⚫
⚫
⚫

これまでの要求は、月図解像度が80mであることから±40mを設定。
最新の月図の解像度が、特に南極域84度以南では10mまで向上していることを確認。
アルテミス計画は、当面南極の探査にフォーカスすることから、有人与圧ローバの航法での位置決定精度を±5mに上げることを検討中。
LNSS衛星のみでは難しいが、DGPS的な方式により達成可能と想定(注 1) NASAは既にLTV(曝露ローバ)の位置決定精度要求を±5mに設定。
(注 2) EVAはさらに高精度な位置決定精度を求める可能性あり。

2. Availability⚫ 有人与圧ローバの通常運用時間は8時間⚫ オフノミナルケース（スタック、故障）を考慮すると、24時間のAvailabilityを持つことが望まれる。（特に、オフノミナルケースが発生するのは初期であるため、初期から24時間Availabilityを持つことが望ましい）14