月面建設技術シンポジウム
2023年3月16日「国際宇宙探査の動向とJAXAの取り組み」

宇宙航空研究開発機構（JAXA）
国際宇宙探査センター事業推進室長
永井 直樹
1

１. 宇宙探査活動の流れ： 有人宇宙開発の歴史
人類は、およそ20年毎に活動領域を拡げてきた
1960

1980

2000

2020

有人宇宙飛行の黎明期

地球低軌道への高頻度飛行・長期滞在

地球低軌道での持続的長期滞在

地球圏外での長期滞在

2040
月面持続的滞在？
又は火星有人探査©NASA

スペースシャトル
@NASA

@NASA
月着陸

人類初宇宙飛行 月面着陸
（ソ連）
（米国）

ミール

国際宇宙ステーション（ISS) ＋ 月周回有人拠点（ゲートウェイ）（ソ連）

宇宙滞在平均人数4.5人/日
2.4人/日@JAXA

0.3人/日2

１. 宇宙探査活動の流れ： より遠くへ、より活発により活発に（より持続的、自立的に）

2020

地球低軌道を経済活動の場へ

2030

©NASA

地球低軌道
有人拠点

月周回に中継拠点

月面を経済活動の場へ

©NASA

月面に
有人拠点構築開始

2040

火星面に有人到達
より遠くへ
3

2. 月探査をめぐる国際動向：各国の計画:月極域着陸ミッション
SR： サンプル回収ミッション⚫ 2018年以降、多くの国が月面探査ミッションを計画⚫ 2020年代前半には、日米露欧中印等が月極域への着陸探査を計画（月極域の水氷や高日照率域に高い関心）⚫ 米国/NASAはGatewayの建設と有人月面着陸ミッションを計画。 商業パートナーを活用した月への輸送サービスの調達（CLPS）も推進
～2015

日本

2018

2019

2020

2021

2022

周回

着陸
着陸

SLIM

着陸

2025

2026

2027

2028

着陸

周回・着陸

2025年打上げ目標

CLPS：商業月輸送サービス（定期的な月面探査）
2025年までに8つのミッションを計画中。

周回

民間

2013-2014

1966

2024
民間

民間

かぐや 2007 -2009

米国

2023

CLPS（Commercial Lunar Payload Service）

有人月面着陸（以降、毎年）着陸2009（運用中）

着陸

運用

Gateway建設

中国
裏側着陸
着陸 2013ロシア 1966
着陸ESA
周回
2003-2006
インド、他

インド

周回

2008-2009

SR

周回（着陸は失敗）

着陸・SR
着陸着陸着陸着陸周回

SR

民間

周回（測位） 着陸着陸着陸4

2. 月探査をめぐる国際動向： 最近の動き
欧州

ロシア

中国

米国

©CNSA

©NASA
©ESA

©ROSCOSMOS

・ 月探査（嫦娥計画）の着実な推進 ・ LUNA(25～28)計画の推進
・ 2018年月裏側に着陸（嫦娥4号）（LUNA1～24は、1959～76に実施）
・ 2020年月サンプル回収（同5号）
・ 中国と協働でILRS構築を
・ 6,7号（2025/2026年頃）で月南極検討
サンプル回収、調査・ 8号(2030年頃)月面研究ステーション（ILRS）に向けた技術実証

©NASA

新興国
©ESA

・ 月周回有人拠点の構築への協力
・ 月測位ネットワーク構築（Moonlight)
・ 将来の月面物資輸送に向けた離着陸船の検討

©NASA

©KARI

・ アルテミス計画の推進
・ 大型有人輸送機（SLS/Orion打上げ）成功
・ 2025年以降に有人月面着陸再開、将来の火星探査を見据えて月探査©MBRSC©ISRO

インド、ＵＡＥ、韓国等
月面ミッションの挑戦

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３. 米国アルテミス計画： 概要◼ アルテミス計画は月面有人探査に関するすべてのプログラムを包含した総体✓ Space Launch System (SLS）計画✓ Orion宇宙船計画✓ 月周回有人拠点（Gateway）計画✓ 有人着陸機（HLS）計画✓ 商業月面ペイロードサービス（CLPS）計画、等◼ NASAは月面探査だけでなく、2030年代に火星有人着陸を目標に掲げ、月面での持続的な活動を通じて必要な技術を獲得しようとしている。
SLS計画

ORION計画

Gateway 計画

第5回国家宇宙会議でペンス副大統領から発表

Lunar Surface 計画

HLS計画

CLPS計画

©NASA

©NASA

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３. 米国アルテミス計画：NASAの月・火星探査ロードマップ⚫ 「持続的月探査・開発計画：NASA’s Plan for Sustained Lunar Exploration and Development」(2020年4月)• 低軌道の有人運用を民間に移管しながら、ISSを月・火アルテミスⅠ～ⅢアルテミスⅣ～星探査のためのテストベッドとして活用する等、低軌道活動の必要性も明示。
• 2025年以降の月面着陸後、有人火星探査ミッションに向けた準備として、持続的な月面活動を実現すべく、月南極域に有人活動拠点Artemis Base Campを建設。
• Gatewayを活用した火星探査模擬ミッションやその場資源利用技術等の月面革新イニシアチブも促進。
• アルテミス計画は国際パートナーと産業界との連携を重視。
NASAが公表した“持続的月探査・開発計画”

7

４．国際協働シナリオ：各国宇宙機関の連携⚫ 2007年、国際協働による宇宙探査に向けて、宇宙機関間でシナリオ検討、技術検討を開始。
⚫ 2020年8月、有人月面探査に関するシナリオ”Global Exploration Roadmap（GER） Supplement”を発表（その後、定期的に更新を実施）
世界の27の機関が参加

最新のISECG月面探査ミッションシナリオ（2022年10月）

2019年4月から2020年9月までJAXAが議長

https://www.globalspaceexploration.org/

出典：Global Exploration Roadmap Supplement October 2022
Fig.1 Updated ISECG Lunar Exploration Scenario

8５．日本の国際宇宙探査への取り組み
日本の月探査：参画の政策プロセス
月周回有人拠点に関する了解覚書の締結
第2回国際宇宙探査フォーラム（ISEF2）を東京で開催(2018)

月周回有人拠点（GW)に関する実施取決め署名➢ 環境制御・生命維持装置の提供
アルテミス計画の推進➢ 物資補給日本人宇宙飛行士の月面着陸の実現 ➢ 日本人宇宙飛行士のGW搭乗機会獲得（宇宙開発戦略本部）

宇宙探査協力の指針となる実践的な原則作成に資する
アルテミス合意に署名

日・米宇宙協力に関わる枠組み協定に署名
JAXA宇宙飛行士の募集開始

国際宇宙探査への参画方針の決定（宇宙開発戦略本部）

2
４１２７

日米の月探査協力に関する共同宣言（JEDI）

2019

2020

2021

2022

JAXA宇宙飛行士候補者選抜

2023

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６．JAXAの国際宇宙探査への取り組み
JAXAの国際宇宙探査シナリオ（案）2016年度版(全430頁)⚫ シナリオ(案)策定の目的✓ 政府の国際宇宙探査政策／計画への提言を宇宙機関としてまとめること✓ 国際宇宙探査は、人類の活動領域拡大を目的とし、有人火星探査を見据えた有人月探査を指す
2019年版⚫ シナリオ策定経緯✓ 2015年9月から検討作業を開始し、2016年度に初版、2019年度に第2版の報告書をまとめた✓ JAXA ISAS、研究開発部門、輸送部門、有人部門、経営推進部などを含む全社的なチームにより検討を進めている(全659頁)
2021年版(全761頁)✓ トップダウン的なアプローチにより、全体システム構想やロードマップを導出することが目標✓ 技術ロードマップは宇宙探査に関する先導研究のベースラインとしても活用✓ 最新の国際情勢、国内の政策議論や研究の進捗などを踏まえて改定していくことを想定
今回(2021年版)は、2回目の改定となる
JAXA ホームページで公開中
https://www.exploration.jaxa.jp/news/20220427.html★ 2030年代中盤に有人月面基地の構築を想定して検討をしていますが、その建設方式・建設手段はまだまだ想定のレベルとなっています。皆様の技術や知見等をいただいて計画設定し、実現に向けて取り組むことが必要です。

1010

６．JAXAの国際宇宙探査への取り組み
2030

2025

2020

2040

NASA Artemis Program

Sustained Lunar Presence

Human Lunar Return
放射線環境計測（IREM）
MMX(2024)・水分布・輸送観測
ミッション

・

水環境着陸探査ミッション

拠点建設(推薬プラント、居住棟, 電力, etc)
(2030代中頃～)

民間活動②表面探査技術
与圧ローバ#1(2029)

ISS実証(流体) 環境計測 極域探査（LUPEX)(2025)(2023)(2023)

推薬

科学成果の創出（例：サンプルリターン、月震計による内部探査、月面天文台等）

・①重力天体着陸技術
SLIM(2023)

月探査促進ミッション(2028年 ・ ・ ・)Omotenashi(2022)
非再生ECLSS
Equuleus(2022)④ランデブー技術

中型月着陸船(2030以降数年おき)・・
完全再使用型離着陸船

月面⑤通信・測位システム構築
Gateway

完全再生ECLSS③有人滞在技術

有人火星探査船i-HAB(2026)（ECLSS, 医学）
HTV-XG1

・(2030以降数年おき) 説明資料
月探査促進ミッション
プリプロ候補評価
ISSでのドッキングデモ・・
月軌道※「斜字の打上げ年」は調整中であり、最速を示す。

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６．JAXAの国際宇宙探査への取り組み
人類活動圏拡大のイメージ
国内のサイエンスコミュニティから広くヒアリングした結果をもとに、国際宇宙探査専門委員会分科会が作成

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（参考）国際宇宙探査シナリオ（案）における有人月面基地構想⚫ 長期常駐拠点としての有人月面基地の目的① 1/6重力下での500日滞在実証（有人滞在、技術実証）② 資源利用による本格的な探査（燃料製造、現地物質の直接利用）③ 科学（調査・分析、整備・保守）⚫ 基地建設における実証の要件① 現地でのインフラ整備② 拡張性を備えた活動空間の構築③ 現地資源の活用
これらを見据え、以下の前提や制約条件を考慮して検討を進めてきている。

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月周回有人拠点（ゲートウェイ）への参画■ゲートウェイの役割✓ 月面へのアクセスや物資補給拠点としての機能✓ 月ー地球間の通信拠点としての機能
開発中◼
日本の役割（１）✓ 宇宙実験の研究室としての機能
ゲートウェイの生命維持/環境制御システム（CO2除去、微量ガス除去、酸素分圧制御等）◼ 日本の役割（２）ゲートウェイへの物資補給

研究中
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月面探査計画（ロボティクス）
SLIMプロジェクト（重力天体着陸）開発中✓ 高精度な着陸技術と小型軽量な探査機システムの実現

着陸機

月極域探査機（LUPEX）プロジェクト（表面探査）
開発中✓ 月の南極域に着陸し、月面の水資源の存在量と資源としての利用可能性を調査

インド宇宙研究機関（ISRO)と共同で実施

ローバー（月面車）

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月探査促進ミッション（LEAD） Lunar Exploration Augmentation and Demonstration◼ 搭載ミッション(ペイロード)は国産基幹ロケット(H3)と小型月着陸機により月面･月周回軌道に輸送◼ ペイロード輸送能力としては200～400㎏程度を想定◼ 搭載ミッション及び小型月着陸機の実証ともに民間企業の積極的な参加を促進
月面科学ミッションの早期実施
月面天文台

サンプルリターン

月震計ネットワーク

周回ミッション

小型月着陸機

月面ミッション
月面走行技術、掘削技術
周回ミッション

先行的な要素技術実証
月近傍測位技術実証

研究中

etc..

着陸技術実証

国産基幹ロケット(H3)2028年打上げ（目標）etc..
（注）図中の各ミッションは現時点の候補であり確定したものではない

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月面活動に向けた測位・通信技術開発
月探査測位・通信アーキテクチャ検討状況

月探査測位・通信アーキテクチャ検討状況✓ 宇宙開発利用加速化戦略プログラム（スターダストプログラム）にて検討中✓ 月近傍測位技術実証（小型衛星）を月探査促進ミッション（LEAD）の搭載候補として検討中✓ ESA/Moonlight構想、NASA/LunarNET構想と技術と運用の共通規格を構築すべく協議中

研究中

17

17

有人月面探査への貢献
有人与圧ローバ

研究中✓ 居住機能と移動機能を併せ持つことで、探査領域を格段に拡大（2020年代後半の月面展開を目標）✓ トヨタ社がシステムインテグレーション✓ 月面走行技術、燃料電池開発研究等に取り組み中

研究中中型月着陸実証機✓ 月面への物資輸送（3トン目標）によるアルテ
ミス計画への貢献✓ 基幹ロケット発展型での打上げを前提とした独自の中型月着陸実証機のコンセプト検討©JAXA/TOYOTA

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７．持続的な探査への取り組み： 産業界との連携
JAXAが獲得してきた技術

民間が得意とする技術

JAXA’S Technology

Non-Space Industry Technology

宇宙輸送技術

Exploration

Space Transportation

Production

無人探査技術

探る
作る

Support 活動するRobotics Exploration

Construction建てる

有人宇宙滞在技術
Human habitation

Habitation

住む

国際協力による効率的な推進
international Collaboration

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宇宙探査イノベーションハブが目指すところ
宇宙探査イノベーションハブは、従来の宇宙関連企業への発注型から転換し、異分野融合によりイノベーションを創出しするための新たな仕組みを構築している。
宇宙探査事例

社会課題の解決
産業競争力向上①移動型探査ロボッ
トのアクチュエータ

事業化事例②月面・火星基地の無人化施工①自動車、航空機（ドローン）分野の電化技術③月面・火星基地用資材を現地で製造するシステム

宇宙探査シナリオ・ミッションの実現②無人化・自動化
された建設技術

参加者の拡大③新たなプロセスによる建築資材製造技術

探査と事業の双方における成果創出を目指すDual Utilizationコンセプト
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JAXA探査ハブの研究領域（分野）探る◼ 日本が得意とする技術を発展◼ 将来の宇宙探査に応用しつつ◼ 産業競争力も向上➢ 着陸、移動する➢ 自律（人工知能）で効率のよい探査をする➢ 資源（水氷，鉱物）を見つける、採取・分析する➢ 多数の小型ロボットで協調探査する➢ 無人／遠隔／自動でスマートに➢ 惑星検疫技術を確立する
建設する➢ 小型軽量システムで地盤調査・掘削・整地する

建てる

作る

➢ 水、燃料等を現地で生産する➢ 現地から資源を抽出し、資材等を製造する(ISRU)➢ 食料を省資源で生産する共通技術➢ 省電力、熱制御➢ 通信、エネルギー住む➢ 生命維持・環境制御を実現（ECLSS）➢ 電力網を整備する➢ 資源をリサイクルする21

共同研究開発成果の具体例
月極域探査プロジェクト（LUPEX)機器への適用

センテンシア、神栄テクノロジー、日特建設◼ 探査ハブの共同研究成果は、国際宇宙探査における具体的なミッションへの適用も進展。
◼ 月極域探査ミッションにおいて、宇宙探査イノベーションハブにおける水氷センシング技術や地盤推定・掘削技術の研究成果を取り込んで、探査機器の検討を実施中。

⑥ 同位体
分析

検出量

① 地中レーダー② 中性子分光計③ イメージング分光カメラ④ 熱重量分析計⑤ 質量分析計
⑥ 微量水分計⑦ 掘削ドリル

分子量18

分子量

（下線の機器が探査ハブの成果を反映）

質量分析

⑤

水蒸気加熱

④
①

②

③

掘削による詳細観測により水の量・分布などを解明

約1.5m

⑦22

走行しながら水素の存在を粗観測し、サンプル採取地点を決定

共同研究開発成果の具体例
変形型月面ロボット（SORA-Q）の研究開発

探る
タカラトミー(株)、ソニーグループ(株)、同志社大◼ 玩具で用いられている機構、ノウハウを適用し、世界最小･最軽量（直径80mm、本体約250ｇ）かつ超低コストの移動ロボットを開発◼ 小型月着陸実証機“SLIM”の月面活動ミッションの一つとして搭載され、自動で起動。走行が可能な形態に変形してSLIM探査機から遠ざかるように移動、撮影を行い、写真も選別してLEV-1を経由して地上へ送る◼ 国際宇宙探査の有人与圧ローバー開発のための月面走行に必要な走行性能評価データ取得
ミッションに採用、2022年度中の打上げを予定
有人与圧ローバ(外観図)＜変形の仕方＞
展開 （展開後）（展開前）

可視光カメラ（前後に1台ずつ）

スタビライザ車輪＜運用シーケンス＞
分
離©Toyota Global NewsSLIM探査機

SLIM探査機

無線で画像、走行データ移動＆撮像 を送信

展開

LEV-2

LEV-1

LEV-2

LEV-1

地上と直接通信23

７．持続的な探査への取り組み：2030年代後半以降の月面活動イメージ
月周回ステーション(Gateway)

・月面アクセスの中継点としての活用

月面への物資補給サービス

・ISSへの物資補給をベースに改良

宇宙業界
月周辺小型衛星インフラ構築

・小型・超小型衛星を活用した測位・観測・通信インフラ構築を検討検疫ロケット

月面離着陸船・H３改良型やイプシロンによる月への輸送

月面多目的建設機械
・1/6重力、真空環境で操作可
能な、建設・建機システムを検討、無人遠隔施工技術を活用

・月面で生成された酸素、水素を利用して燃料を確保、再使用を検討

製造・電気業界

建設・建機業界

月面探査（無人）ローバ

通信業界

・有人探査に先行して現地環境や土壌調査等を実施

月面通信塔・通信局
・通信事業者が、月・地球間通信インフ

ラ構築や光通信技術などを検討中

月面植物栽培

月面発電施設・先端農業関連企業や農林系大学が植物栽培システムや閉鎖系環境循環技術など検討

農林・食品業界

IT/観光/ゲーム業界等
月面活動（調査/観光/エンタメ）

エネルギー業界・太陽電池デバイスや小型軽量・建設/プラント業界

高効率電源技術を検討中

月面資源利用プラント
・無人遠隔施工技術や水素・酸素生成プラントなどを検討中

・VR技術やソフトウエア技術を活用して調査補助、観光・エンターテイメントに活用する。

船外活動技術（宇宙服）

・アポロ、ISSでの技術をベースに、月面での船外活動に必要な技術の確立、運用を検討中自動車業界
月面有人与圧ローバ
・月面走行技術、燃料電池開発を検討中

・長距離、長期間の居住滞在に向けたシステ
ム運用を検討中

医療・健康業界
建築業界
月面居住施設・ISSでの経験を元に、医療・健康管理技術の研究を実施中
・建設業者やハウスメーカが、スマートハウス建築技術や軽量断熱材料研究などを検討中。
・食品業者が保存食技術等で宇宙食開発を検討中

24

ご清聴ありがとうございました。

25

宇宙の広さをイメージ！
まずは宇宙の広さをイメージしてみよう！
地球の大きさを4cm（ピンポン玉）とすると…
・ 月は、ビー玉くらいの大きさ
・ 距離は、月までおよそ1m
火星までおよそ200m
国際宇宙ステーション（ISS)の高度360 km（新幹線で1時間ちょっと）

3,500km（地球の約1/4）
月まで
384,400 km(新幹線で53日)(ロケットで9時間)
6,800km（地球の約半分）
火星まで60,000,000 km※最近の最接近時

12,800 km

静止衛星の高度35,800 km(新幹線で5日)(ロケットで52分)(新幹線で20年以上)(ロケットで14,000時間（1.6年）以上)
月の軌道

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月面の環境源泉：LRO Diviner◆ 月の昼・夜の期間：14地球日◆ クレータ、丘、急斜面◆ レゴリス◆ 1/6重力◆ 宇宙放射線-12-15◆ 極高真空：10 ~10 気圧◆ 月面温度：-170℃～+110℃＜月面温度＞-170℃～+110℃

©NASA

©NASA

©NASA

©NASA

©NASA

Apolloミッション（NASA）

火星の環境◆ 火星の時間：1日＝約24時間39分、1年＝687日◆ クレータ、丘、急斜面、火山、流水地形 城ヶ島（地球）
オリンパス山(22,500m)◆ レゴリス◆ 1/3重力◆ 宇宙放射線-3◆ 大気圧：~6.9ｘ10 気圧（7mbar）

Gale Crater（火星）◆ 大気成分： CO2 (95%), N2 (3%), Ar(1.6 %)過去に大規模な大気の散逸◆ 火星表面温度：-143℃～+35℃（平均 -63℃）

©NASA
©NASA

©NASA

©NASA

“現存する”地下帯水層から，季節性の流体の流出

極冠の氷（H2O + ©NASACO2）

竜巻

McEwen et al. (2013); Ojha et al. (2015)©NASA©NASA