月面推薬生成プラントの構想検討
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）
国際宇宙探査センター 島田 潤

地上の建設技術 × 宇宙開発

月面における水資源利用
月面の氷含有レゴリスを原料として呼吸用酸素や宇宙船の燃料を月面で製造する構想

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目次◇ 宇宙開発における水資源利用の位置づけ◇ 月面推薬生成プラントの構想～求められる建設技術の検討例～◇ 今後の計画（案）4

LUPEX5

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現状：地球から月面までの燃料輸送が必要！
地球

月周回有人拠点（ゲートウェイ）月近傍軌道

曝露ホッパーによる飛翔移動（1000km往復）
再使用離着陸船

7ベースライン要求

年間の推薬消費量： 57.6t（液体水素約8.3ton/年、液体酸素約49.3ton/年）
月周回有人拠点（ゲートウェイ）月近傍軌道
飛翔移動（1000km往復）に必要なΔＶ量5900 [m/s]

降下・離陸に必要なΔＶ量5600 [m/s]
再使用離着陸船

再使用離着陸機の燃料（往復分）
LH2 5.3 t + LOX 31.5 t =36.8 t

曝露ホッパーの燃料（往復分）
LH2 3.0 t + LOX 17.8 t = 20.8 t

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月面における水資源利用の流れ
月面推薬生成プラント

2. 水抽出
3. 凝縮 & 精製
4. 電気分解
5. GOX/GH2液化
6. 貯蔵

月極域
永久影

1. レゴリス掘削

運搬

再使用
離着陸船

7. 推薬充填高日照領域※月極域のクレータ内で氷含有レゴリスを掘削し、プラントにて水抽出を行う場合の構成例

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JAXAにおける検討状況
１．要求策定• 月面における水資源利用の構想やシステム要求案を「日本の国際宇宙探査シナリオ（案）」として公表。
２．要素技術• 宇宙探査イノベーションハブの共同研究枠組みにより、民間企業との要素技術に関する研究開発を推進。
• 先進的な宇宙ミッションやシステムの実現に向けた「先導する研究」の一環として研究開発を推進。
３．全体システム検討• 日揮グローバルとの連携協力協定に基づき「月面推薬生成プラントの構想検討」を実施し、技術課題の識別や運用シナリオを検討。（2021.6～2023.3）• 公募型企画競争により選定した、日揮グローバル及び千代田化工建設との研究開発契約に基づき「パイロットプラントの概念検討」を実施中。（2023.12～）

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構想検討：配置検討及びプラント規模の推算
前提条件（例）
推薬生成量: 57.6 ton/year
場所: 月南極域
発電設備からの距離: 約20 km
平均日照率: 50 %
発電方式: 太陽光発電
送電方式: 有線（アルミ導体ケーブル）
蓄電: 燃料電池

プラント
永久影

発電設備
送電線

月面推薬生成プラントの配置案

 全体質量: 約30 ton ～ 約300 ton（発電／蓄電／送電設備を含む推算値）

注）上記の前提条件に対応する質量は約300 ton.

 プラント体積: 約33m3 ≒ 20ft.コンテナの積載容積（ラジエータを除く生産設備の目標値）
 太陽光パネル面積: 約2,000 m2
 ラジエータ面積: 約300 m2（参考）20ft.コンテナ

11©国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構・日揮グローバル株式会社

月面推薬生成プラントの実現に向けた建設関連の課題例
項目

課題

項目

課題

・工事計画の策定（有人作業の識別を含む）
・工事安全基準の策定
計画立案
・工事量の定量評価
・工事量の最小化

建設資材 ・建設資材の輸送方法（地球～月面）
輸送／
・建設資材の輸送方法（月面～月面）
現地製造 ・建設資材の現地製造

地形地質 ・調査対象の自然環境パラメータの識別
調査
・地形地質調査範囲の設定

・建設機械等が必要な作業の識別・建設機械等の開発に必要な要素技術の識別
建設機械 ・建設機械等の自動化・自律化検討
等
・建設機械等の給電・充電方法
・建設機械等の凍結対策
・建設機械等のメンテナンス方法

測量

・プラント建設地における測量の要否検討
・非GNSS環境における地形測量

整地・整地の要否検討
・平面度に対する要求設定

道路建設 ・道路建設の要否検討

基礎工事 ・基礎工事の要否検討

通信関連・通信容量／通信レート要求の精査（地球局～月面間、月面エレメント間通信）

測位関連

・非GNSS環境における施工・運用の成立性
・測位精度要求の見積12

「モジュール工法」の適用性検討

船への積載

海上輸送

建設現場への輸送

陸上輸送（SPMT）

 日揮グローバルはLNGプラント等の建設に「モジュール工法」を適用。プラントを複数のモジュールに分割して設計・製造し、最終建設地で一つのプラントに組み上げることで最終建設地での工事量を最小化。

 月面推薬生成プラントの構築に「モジュール工法」を適用し、地上にてモジュールの組立・検査・試運転を実施し月面まで輸送し、プラント建設地で組み上げることで、月面での組立て作業の最小化が期待される。

SPMT (Self-Propelled Modular Transporter) / Mammoet
13求められる建設技術の検討例
発電設備

高日照領域
送電線
月面推薬生成プラント

永久影（採掘エリア）
作業項目

開発フェーズ

レゴリス掘削／運搬

プラント建設地の締固め
発電設備の建設
送電線の敷設／接続

月面実証(2030年代前半を想定)
採掘エリア付近での資源利用実証を想定―
実証プラントにおける発電を想定―

プラント構体及びサブシ
ステム等の運搬／設置

ローバ搭載型または着陸機搭載型の実証形態を想定

プラント設備への覆土―

プラント開発初期段階（2030年代後半を想定）

プラント定常運用段階（2040年以降を想定）

備考• 採掘エリアから月面推薬生成プラントまでの長距離運搬（最大20～30km程度）

運搬は下記2ケースを想定。
i. 氷含有レゴリスの運搬
ii. 抽出後の水のみ運搬• プラント建設地の締固め作業（TBD）

資材輸送用着陸パッドの締固め要否と合わせて要検討。

自走式または着陸機搭載型の発電設備を想定

自走式、着陸機搭載型また 設置式の場合、発電設備のは設置式の発電設備を想定。 設置作業あり。

• 送電線敷設、覆土、コネクタの接続作業

将来的に無線エネルギー伝送技術の適用も要検討。

• 着陸機からプラント建設地までの運搬、荷下ろし• プラント建設地における設置作業

月面での工事量を最小化の観点より「モジュール工法」の適用可否を検討。

• 覆土作業（TBD）

温度変化による影響緩和、デブリ防護等を目的とする。

月面推薬生成プラントの実現に向けたマイルストン（案）

月面実証• 2030年代前半に水資源利用に関する総合システム（サブスケール）の月面実証を行う。
• 氷含有レゴリスから水 (340 kg/year) や酸素 (150 kg/year) を製造。
月面推薬生成プラント• 2030年代後半にプラント建設に着手し、2040年までに本格稼働を開始する。
• 氷含有レゴリスから液体酸素(49.3 ton/year) 及び液体水素 (8.3 ton/year)を製造。

注: 上記はJAXAと日揮グローバル株式会社との連携協力協定における構想検討時の想定であり、打上げ時期やプラント等の規模や計画については、今後の研究開発状況や国内外関係者との調整等により検討される。

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今後の計画（案） 全体システム

月面でレゴリスを掘削、プラントまで運搬、水を抽出した後に電気分解、得られた酸素及び水素を液化、タンクに保存、再使用離着陸機に推薬を充填する一連のシステムについて、地上のプラントメーカ等と連携しつつ、プラント全体システムの開発を行う。

 要素技術

水資源利用における各要素（掘削、運搬、水抽出、水電解、液化、保存、充填）について技術検討を行う。
特に、月面特有の自然環境（低重力、温度、真空等）が各構成要素に与える影響を評価し、必要に応じ、ISSや月面での実証を行い技術成熟度の向上を図る。

 建設・インフラ技術

プラント建設地の事前調査、資材輸送用の着陸パッドの整地、着陸パッド～プラント建設地点間の道路建設、基礎工事が必要。地上の建設技術を最大限活用し、自動・自律化された建設機械の開発やプラント施工に取り組む。

「日本の国際宇宙探査シナリオ（案）2021」9.10項より引用

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今後の計画（案）

月面推薬生成プラントの実現に向けた技術ロードマップ

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