工業会活動

令和2年度次世代宇宙プロジェクト推進委員会報告（月惑星探査に関する調査報告書）
次世代宇宙プロジェクト推進委員会では、平成15年度より宇宙利用の拡大・発展と我が国の宇宙機器産業の国際競争力強化を目的として、宇宙利用計画や宇宙開発動向の調査と我が国が目指すべき次世代宇宙プロジェクトについて検討を行ってきた。令和2年度の同委員会では、「月惑星探査に関する調査」をテーマとした調査を行い、報告書にまとめたのでその概要を報告する。
月惑星探査については、国際宇宙探査協働1. 月惑星探査の最新シナリオグループ（ISECG）を中心に国際協調の枠組（1）国際宇宙探査計画の全体像みで検討が実施されてきているが、2019年に

近年の国際宇宙探査はISECG参加機関によ

米国は2024年有人月面着陸、2030年代の有人

る国際協働による動きが加速しつつある中、火星着陸を目指す「アルテミス計画」や、持

2019年、米国「アルテミス計画」の発表を受続的な有人月探査を支える月を周回する有人

け、2020年8月、ISECGの国際宇宙探査追補

拠点「ゲートウェイ（Gateway）」を構築する版もアルテミス計画を踏襲した内容に更新さ計画を2019年に発表し、世界各国に参画を呼れ、最新の国際宇宙探査計画は米国主導のアび掛けた。これに応じて、日本も同年10月にルテミス計画に沿ったものとなっている（図同計画への参加を表明し、同計画への参画の1）。一方、ISECG参加国であるロシア及び中あり方や我が国の科学探査を含む国際宇宙探

国はアルテミス計画への積極的な参加は行な

査全体のあり方の検討及び整理を開始した。

わず、別途、両国で月面共同探査協定を締結

このような状況に鑑み、令和2年度の同委するなど、中露で米国に対抗する動きもみら員会では、月惑星探査の最新動向を俯瞰する

れている。

ことを目的に、ISECGに参加する各宇宙機関
における月惑星探査の最新のシナリオやそれ（2）各国の宇宙探査の最新シナリオ

らのシナリオに対応する技術や開発事例等の〇アメリカ航空宇宙局（NASA）

調査を行い、今後、日本が月惑星探査に取り

米 国 は、火 星 探 査 を 視 野 に 入 れ つ つ、

組む上で、優位となる技術分野や解決すべき

Gatewayの整備を含む月探査計画である「ア

課題等を整理した。

ルテミス計画」を国際協力のもと実施する計画を提案すると共に、その具体化を促進している。2020年4月、NASAは持続的月探査・6

2021年8月

図1

第812号

ISECG月面探査シナリオ最新版（出典資料*1）

開 発 計 画とし て NASAʼs Plan for Sustained

はNASAのアルテミス最新計画であり、主にLunar Exploration and Development を発表し2024年に有人月面着陸を行うまでのフェーズて、アルテミス計画での新しいロードマップ

1の最新計画が記載されている。フェーズ1にとなる月面基地プランを公表した。有人探査は、無人でのフルシステム試験「Artemis I」、の主要領域として、地球低軌道、月、火星を月軌道での有人ミッション「Artemis II」、及設定し、技術的に密接な連携を意図すると共び有人月着陸ミッション「Artemis III」が含に、低軌道の有人運用を民間に移管しながら、まれている。同計画の主な内容は以下のとお

国際宇宙ステーション（ISS）を月・火星探査

りである。

のためのテストベッドとして活用する等、低• 多目的有人宇宙船（MPCV）「Orion」の軌 道 活 動 の 必 要 性 も 明 示 し て い る。ま た、

開発完了。

2024年の月面着陸以降、
有人火星探査ミッショ• 大型打上げロケット（SLS）は、コアスンに向けた準備として、持続的な月面活動をテージとエンジン4基の最終試験を実施実現すべく、月南極域に有人活動拠点Artemis

中。燃焼試験完了後、コアステージをケ

Base Camp を 建 設 す る とし て い る。さ ら に

ネディ宇宙センターに輸送してOrionとGatewayを活用した火星探査模擬ミッション統合する。SLS/Orionを使用して、2021

やその 場 資 源 利 用（ISRU : In-Situ Resource

年にArtemis Iを、2023年にArtemis IIを実

Utilization）技術等の月面革新イニシアティブ

施予定。

も促進することが示されている（図2）。

• 2021年から商業月ペイロード輸送サービ

2020 年 9 月 に 公 開 さ れ た「Artemis Plan

ス「Commercial Lunar Payload Service

NASAʼs Lunar Exploration Program Overview 」（CLPS）」を年2回実施予定。
7

工業会活動

図2

Artemis Base Campの展開（出典資料*2）• 2024年にArtemis IIIを実施予定。Orionか無人）、火星探査（無人）を相互に関連する

ら有人月着陸システム「Human Landing

主要領域と位置付け、1）地球低周回軌道のSystem（HLS）」に直接搭乗することがで有人活動（ISS計画の継続）、2）地球低周回

きるが、HLS搭乗前にGatewayにドッキン

軌道以遠の有人活動（Gateway計画を中心とグする可能性もオプションとして残す。

した有人月探査計画への参画）、3）無人月探査、4）火星無人探査（Mars Sample Return）

また、米国は有人探査の主要領域として、の4分野の取り組みが認められた。

地球低軌道、月、火星を設定し「Mars 2020」2030年までのISS 運用延長方針が示されるという火星探査ミッションを実行している。

と共に、ISSの枠組みを通じ、国、宇宙機関

2020年7月には火星探査ローバ「Perseverance」

及び民間がパートナーシップのもと長期的なをケープ・カナベラル空軍基地からAtlas Vロ

持続的可能性を高めていく旨が示された。現ケットにより打上げ、2021年2月に火星のク

在は、ISSにおける商業利用サービス（研究

レーター「ジェゼロ」（火星の赤道近く、直径

開発目的）の促進や低軌道及び月での商業活

約45km）への着陸に成功した。今後、火星の動に対する需要喚起等を見据えたビジネス創古代生物の痕跡を探索し、岩石や土壌のサン

出 の 枠 組 み（BSGN：The Business in Space

プルの収集と回収を行う計画となっている。

Growth Network）を構築中である。
ESAはNASAにアルテミス計画への参加の〇欧州宇宙機関（ESA）

意思を示し、Artemis IミッションのOrionカプ

欧州では2019年11月のESA閣僚級理事会にセルに結合される欧州サービスモジュール

おいて、ISS／低軌道（有人）、月探査（有人・（ESM：European Service Module）を提供した

8

2021年8月

第812号（発注先はAirbus DS社）。また、科学実験及中国の嫦娥ミッションや国際月面研究基地構び物資補給能力を提供するオプションも検討

想については協力を計画しているとみられしており、2022年に実施の意思決定を行う計る。

画である。検討には、月近傍輸送機（CLTV）

この他、火星探査においてはESAと協力し、や現地での科学実験や技術実証を行うペイ

共同火星探査ミッション「ExoMars 2016」のロードや有人月面探査のための物資などの大打上げを実施しており、2020年には「ExoMars型貨物（1.5〜2トン）を輸送できる能力を有2020」の 打 上 げ を 計 画 中 で あ っ た が、し た 欧 州 大 型 補 給 着 陸 機（E L3：E S A ' s

COVID-19の流行により、2022年に延期されEuropean Large Logistics Lander）が含まれて

ている。

いる。
〇
〇

中国国家航天局（CNSA）

ロシア国営宇宙開発企業（Roscosmos）

中国は、2030年に米国に対抗できる「宇宙ロシア政府は2016年3月に「2016-2025年連強国」になることを目標に掲げている。独自

邦宇宙計画」を承認し、2030年までに有人月の有人宇宙ステーションの建設を行いつつ、探査を目指すとし、月周回機・着陸機・サン

月探査機「嫦娥シリーズ」の打上げやその延

プルリターン機を含む月探査用宇宙機の5機

長 上 に 月 面 で の 国 際 月 面 研 究 基 地（ILRS）

以上の製造を承認している。さらに新世代有の建設を構想、2020年には火星探査機「天問人宇宙船の開発も盛り込まれている。

一号」の打上げを行うなど独自の有人宇宙探2017年9月には、NASAとRoscosmosは共同声明を発表し、ロシアはGateway計画に関心

査計画を進めている。そのための新型有人宇宙船も開発中である。

を表明し、技術的検討に参画することが明ら

2004年から独自の月探 査計画「嫦娥シリー

かになった。ただし、2020年10月時点でロシズ」の開発を進めており、月面探 査は中国に

アはアルテミス計画への大規模な参加は控え

とって最重要プロジェクトとして位置づけられる、との立場をとっている。一方で、2020年ている。2013年には月面無人 探 査機「嫦 娥3

7月に、月探査を計画している中国との科学号（Cha ng'e 3）」で月面着陸に成功し、2019

研究基地建設への協力で合意したと発表し、年1月には嫦娥4号（Cha ng'e 4）ミッションを

図3

月の裏側の月面に着陸した「嫦娥4号」（2019年1月、月面ローバが撮影）（出典資料*3）9

工業会活動成功させ、世界で初めて月の裏側に軟着陸し、た。JAXAの月面移動手段は、有人月面探査

玉兎2号（Yutu-2）ローバを展開した（図3）。

を活用することで、有人火星探査ミッションに向けた実証や計画の詳細化が可能となるとさらに2020年11月、長征5号により、中国している。

初の月面サンプルリターンを目指す「嫦娥5

また、2020年7月には文部科学大臣とNASA号」の打上げに成功した。嫦娥5号は重量約8長官による月探査協力に関する共同宣言

トンで、月周回軌道に投入後、必要な部分の（JEDI：Joint Exploration Declaration of Intent

みを切り離し月に着陸させた。月面ではロfor Lunar Cooperation）に署名を行い、10月にボットアームやドリルなどを使って最大約は「アルテミス合意（Artemis Accords）」に2mの深さの地中と、地表部分の2種類の土壌

萩生田光一・文部科学相と井上 信治・宇宙を合計で約2kg採取した。さらに月面を離陸

政策担当大臣が署名を行った。これらの動きした後に、月周回軌道上でドッキング、12月を受けて、2021年度の宇宙開発関係分野の予中旬に土壌サンプルを地球まで持ち帰ること

算額は大幅増（2021年度当初予算額と2020年に成功している。

度第3次補正予算案と合わせて4,496億円、前中国は、2022年までに独自の宇宙ステー

年度比23.1%増）となった。

ション（CSS：China Space Station）を完成さ2020年12月には、日本政府と米国・NASAせることを目指している。CSSの基本構造はの間でGatewayに関する覚書（MOU）が交わ

一つのコアモジュール、二つの実験モジューされた。本MOUは、Gatewayの詳細設計、開発、ルから構成されており、各モジュールはいず

運用及び利用に関する責任を定め、JEDIで確れも20トン級、合体時の質量は約66トンとな認されたGatewayにおける政府間の法的枠組る。CSS事業には、宇宙往還輸送システムとみが整備されたものとなっている。Gateway

貨物輸送システムも含まれる。CSS建設のたに日本人宇宙飛行士が搭乗することも明記さめ、2年間で12のフライトミッションを予定れている。

しており、2021年にコアモジュール「天和」JAXAでは、宇宙基本計画並びに国際的な（Tianhe）を長征5号Bで打上げ、以降、実験

ロードマップ検討も踏まえ、民間事業者等を

モ ジ ュ ー ル「問 天」「夢 天」、宇 宙 望 遠 鏡 モ

含めた多種多様なプレイヤーの参画を想定す

ジュール「巡天」を順次打上げる予定となっる「持続的月面活動」の実現に向けて国際宇ている。

宙探査シナリオ案を検討し（図4）、2020年3
月 に「日 本 の 国 際 宇 宙 探 査 シ ナ リ オ（案）〇日本（JAXA）

2019（公開版）」を発行した。本シナリオ案は、

日本は2019年10月にアルテミス計画への参

宇宙基本計画（月面に関する部分）に則して画を決定し、2020年6月に宇宙基本計画を更おり、有人活動と科学の両方の目標を設定し新した。Gatewayに有人居住システム提供やている。具体的には、目標達成に向け必要な補給ミッションで貢献すること、有人月面探アーキテクチャについて検討・提示してお査ミッションでは月面での移動手段等でアルり、後述する4つの重点技術（「重力天体着陸

テミス計画に貢献するよう国際調整すること

技術」「重力天体表面探査技術」「有人宇宙滞とし、日本人宇宙飛行士が国際月探査計画で在技術」「深宇宙補給技術」）も念頭に各分野活躍する機会を確保することを目指すとしの技術開発ロードマップをまとめている。

102021年8月

第812号

図４．
「日本の国際宇宙探査シナリオ（案）2019」について（出典資料*４）
図4「日本の国際宇宙探査シナリオ（案）2019」について（出典資料*4）
Research Announcementにより、ISS利用に対（3）ISSを含む地球低軌道の新たな方向性（３）
ISS を含む地球低軌道の新たな方向性する研究機会の公募を行っている。REMIS
2018年、ISECGの国際宇宙探査ロードマッ
2018 年、ISECG の国際宇宙探査ロードマップ(GER)第 3 版において、「ISS は宇宙へ
（Research, Engineering, and Mission Integration
プ（GER）第3版において、「ISSは宇宙へ人
人類が進出するための重要な技術を発展させるテストベッド」と位置付けられ、米国でも、Services）では、ISSの研究・エンジニアリン類が進出するための重要な技術を発展させる
2020 年 4 月に NASA が公表した持続的月探査・開発計画「NASA’s Plan for Sustained
グに関する製品・サービス提供（マウス実験、
テストベッド」と位置付けられ、米国でも、
Lunar
Exploration
andDevelopment」において、「ISS 及び新たな商業用設備を探査技
タンパク実験等）を実施する企業16社を選定
2020年4月にNASAが公表した持続的月探査・術及び新興の商業利用を育成するためのテストベッドとして活用」と記載された。現在のし、資金投入するとともに、事業化できるよ開発計画「NASAs Plan for Sustained Lunar
う技術的な支援も行っている。
Exploration
and ISS
Development」において、「ISS
米国における
利用の形態は、1) 「研究・技術開発（有人・探査等）─NASA 利用枠」、
また、民間企業の参入を促進するために、及び新たな商業用設備を探査技術及び新興の2) 「研究・技術開発（科学利用等）─ISS U.S. National
Lab.による利用」、3) 「非研究SAA（Space Act Agreement：有償、無償等の商業利用を育成するためのテストベッドとし開発（商業利用）─NASA 利用枠の一部にて実施」の３つに分類される。

協定）により、NASAがアカデミアや企業とNASAは「研究・技術開発（有人・探査等）」の利用を促進するために、2012年からISS利用の形態は、1）「研究・技術開発（有人・協力して開発や技術移転、利用者の知財保護NASA Research Announcementにより、ISS利用に対する研究機会の公募を行ってい探査等）─NASA利用枠」、2）「研究・技術開（利用者の成果占有）を行うことを可能としる。REMIS(Research,U.S.
Engineering,and Mission
Integration Services)では、ISSの研発（科学利用等）─ISS
National Lab.によており、これにより民間業者がNASAのパーて活用」と記載された。現在の米国における究・エンジニアリングに関する製品・サービス提供(マウス実験、タンパク実験等)を実トナーとして、NASAの設備利用や技術支援る利 用」、3）「非 研 究 開 発（商 業 利 用）─
を受けること等が可能となる等、柔軟な契約
NASA利用枠の一部にて実施」の3つに分類
施する企業16社を選定し、資金投入するとともに、事業化できるよう技術的な支援も行
される。
っている。

形態を採用している。

さらに、NASAはISS利用促進の取り組み
NASAは「研究・技術開発（有人・探査等）」
また、民間企業の参入を促進するために、SAA(Space
Act Agreement：有償、無償等の利用を促進するために、2012年からNASAとして、2019年6月に商業利用ポリシーを策の協定)により、NASAがアカデミアや企業と協力して開発や技術移転、利用者の知財保護（利用者の成果占有）を行うことを可能としており、これにより民間業者がNASAのパートナーとして、NASAの設備利用や技術支援を受けること等が可能となる等、柔軟11工業会活動定し、ISSの商業利用を解禁した。持続可能

ISSの運用終了後には独立して運用することな商業活動に至るまで政府支援の下で民間のを目指している（図5）。

利 用 を 支 え、民 間 移 行 後 にNASAが 一 顧 客（One of customers）となるべく商業化を推進していく方針となっている。商業化推進の例
としては、商業ポート事業者選定・契約、民間 宇 宙 飛 行 士 ミ ッ シ ョ ン 推 進 に 係 る SAA（Space Act Agreement）締結、需要喚起に資する利用テーマ選定・資金提供等が挙げられる。ISSの商業利用には、メーカーによる技
術や製品の研究開発などの他に、宇宙旅行での滞在やエンターテインメントビジネスでも想定される。NASAはISSに自社モジュール

図5 Axiom Space社の商用モジュール
イメージ図（Credit：Axiom Space）（出典資料*5）の追加を望む企業からの提案も受け入れており、2020年1月には次世代宇宙探査技術パー

こうした状況の中、米国を中心に民間企業

ト ナ ー シ ッ プ（NASA s Next SpaceがISSをテストベッドとして、微小重力環境

Technologies for Exploration Partnership）の一を活かした研究開発や製造、衛星放出や軌道

環 と し て、米 国 の ベ ン チ ャ ー 企 業 Axiom

上サービスに関わる要素技術実証、将来的なSpace社がISSの商用居住モジュールを構築す

宇宙旅行や滞在に向けた技術実証、LEO 以る企業として選定された。同社は2024年以降

遠の探査に資する技術実証や人材育成、等のに自社の宇宙ステーションを追加で構築し、様々な需要喚起および開拓に関わる取り組み

図6
12

JAXAが示す「きぼう」利用の2025年以降の進め方（出典資料*6）

2021年8月を行っている。

第812号

ビス（CRS）や商業クルー輸送開発（CCDev）

日本では、これまで日本実験棟「きぼう」に供する宇宙船Dragonをもとに、Gateway向が国・JAXAによって運用されていることがけ に 改 良 版 のDragon XLを 開 発 す る こ と と前提となっており、新宇宙探査技術の獲得・なっており、合計の契約額は最大70憶ドルと蓄積や「きぼう」を実験プラットフォームとなっている。

して利用するものが主となっていた。一方で、有償による民間利用も進展しており、例〇NASA ア ル テ ミ ス 有 人 月 着 陸 シ ス テ ム

えば、創薬ベンチャーとの戦略的なパート（HLS）

ナーシップ契約による新薬設計への貢献、衛NASAは、アルテミス計画で2024年の有人

星間や地上との超高速データ通信に向けた小月面着陸を目指す中、要となる有人月着陸シ型衛星搭載用の光通信機器の早期実証、「きステムを民間企業からサービス調達すべくぼう」で技術実証された膜展開式軌道離脱装（NextSTEP H：Human Landing System）、2019

置の民間企業による衛星での実証など、2019

年9月に公募を開始した。2020年4月、NASA

年度の有償利用契約件数は2015年度と比較しは ア ル テ ミ ス 計 画 で 使 用 す るHLS（Humanて5倍以上となっている。図6にJAXAが示す

Landing System）設計・開発を行う米企業3社「きぼう」利用の2025年以降の進め方を示す。

（Blue Origin社、Dynetics社、Space X社）を選定した。3社は2021年2月までに着陸システム（4）民間パートナーや民間企業能力活用に向のコンセプトを洗練させ、NASAはその中かけた取り組みら2024年に計画している初回月面着陸ミッ

近年では、宇宙探査は宇宙機関のみで進めションを担当する企業を評価、実証ミッショ

るものではなく、台頭しつつある民間企業のンを実施する予定となっている。最大2社が能力を活用することが大いに期待されてい選定される予定で、選定企業は打上げに向ける。NASAでは、アルテミス計画を遂行するて開発を継続する。

ために民間の力を最大限活用することを目指しており、下記に示すような民間からのサービス調達を行う方策をとっている。

〇

NASAの商業月面輸送サービス（CLPS）
NASAは、民間から月面向けのペイロードを調達するため、2017年12月に商業月面輸送〇

Gateway補給物資輸送サービス（GLS）

サービス（CLPS：Commercial Lunar Payload

NASAはISSへの商業補給輸送サービスプ

Services）プログラムを発表した。CLPSプロ

ログラムの成功をベースとし、民間パート

グラムに採択された企業はNASAが作業発注

ナーの補給能力を活用しつつ、有人火星探査を公開した際に、ペイロード組立及び運用、に向けた技術開発や運用経験の蓄積を行うこ

地球からの打上げ及び月面への着陸を含め、とを目的として、Gatewayへの補給サービス

ペイロード輸送を提案、入札することができを行うプログラム（GLS：Gateway Logistics

る。2018年11月、NASAは本プログラムに採Services）を開始し、2020年3月にGLSを行う

択された9企業を発表し、10年間で契約の総初の米国商業プロバイダとしてSpaceX社を額が約26億ドルになるとしている。無人月探選定した。SpaceX社によるGateway補給物資査を計画している民間企業の多くはNASAの輸送船（Dragon XL）は、ISSへの商業補給サー

CLPS契約への参画を行い、そこからの資金
13

Origin 社、Dynetics 社、Space X 社）を選定した。3 社は 2021 年 2 月までに着陸シ

工業会活動

ステムのコンセプトを洗練させ、NASA はその中から 2024 年に計画している初回月

面着陸ミッションを担当する企業を評価、実証ミッションを実施する予定となっていを元に活動の拡張を計画しているところであ〇 Astrobotic社の取り組み
る。最大 2 社が選定される予定で、選定企業は打上げに向けて開発を継続する。
る。表1にこれらのCLPS契約を通じて、月面
Astrobotic 社 は 2008 年 に 設 立 さ れ た 米 国
探査活動の計画を行っている民間企業のミッピッツバーグに拠点を置く宇宙ベンチャー企〇NASAの商業月面輸送サービス(CLPS)
ションを示す。
業で、惑星着陸機、ローバなどを開発、2007

NASA は、民間から月面向けのペイロードを調達するため、2017
年 に ス タ ー ト し た 月 面年
探12
査 月に商業月
レ ー ス GLXP

面輸送サービス (CLPS：Commercial Lunar
PayloadServices）プログラムを発表し（5）民間企業の取り組み（GoogleLunar
X Prize）に参加しており、月月探査を計画している民間企業の多くは
面着陸機「Griﬃn」と月面車「RedRover」をた。CLPS プログラムに採択された企業は NASAが作業発注を公開した際に、ペイロ
NASAのCLPS契約への参画による資金提供
開発している。
ード組立及び運用、地球からの打上げ及び月面への着陸を含め、ペイロード輸送を提を元に活動の拡張を計画している。その中で2018年11月CLPSの最初の選定企業9社に選案、入札することができる。2018 年 11 月、NASA は本プログラムに採択された 9 企
目 立 っ た 活 躍 を 行 っ て い る Astrobotic
ばれ、CLPSプログラムに参加し、同年5月に業を発表し、10 年間で契約の総額が約 26 億ドルになるとしている。無人月探査を計Technology（Astrobotic 社）、Spacebit 社、
CLPSの最初のミッションを受注し2021年7月に画している民間企業の多くは NASA の CLPS 契約への参画を行い、そこからの資金
ispaceの取り組みを以下に示す。
は同社の月着陸船「Peregrine」で月に科学機器を元に活動の拡張を計画しているところである。表１にこれらのCLPS 契約を通じのペイロード（11機器）を輸送予定となっている。

て、月面探査活動の計画を行っている民間企業のミッションを示す。
表1 現在計画されている民間の無人月面探査ミッション
表１．現在計画されている民間の無人月面探査ミッション
ミ ッ ション 名
Baresheet

開発機関/ 企業

国目標年

ミ ッ ション

質量、寸法Space IL以

2019/2/

月面着陸

180kg（着陸後）

探査機種類
ランダー

月面着陸に挑んだが、降下中にメインエンジンが停止したと見られ、月面に激突してクラッシュした模様
Peregrine

Astrobotic

米

2021

月面着陸

770kg（ペイロード重量：90kg）
2.5m（幅）×1.9m（高）ランダー

CLPSの最初のミッション。
Iris

CMU
1.8kg
米
2021
科学調査
（Astrobotic）
トースターサイズ
カーネギーメロン大学(CMU）とAstrobotic社の共同開発。４つの車輪つき、2台のビデオカメラ搭載。CLPS契約のAstorobotic社の月着陸船Peregrineで送り込まれ
る。

YAOKI

Dymon社日

0.6kg、2輪型
15cm×15cm×10cm（高）

2021

ローバ

ローバ

CLPS契約のAstorobotic社の月着陸船Peregrineで送り込まれる。車輪とカメラを組み合わせたシンプルな設計
１.3kg
4足歩行
CLPS契約によりAstorobotic社の月着陸船Peregrineで送り込まれる。将来的に、月面の地下にあると推測される溶岩チューブ内の探査を目指しており、岩が多い地形に適した移動方法として、四足歩行を採用

ASAGUMOSpacebit

Nova-C

Intuitive Machines

英

2021

米

2021

月面着陸

ローバ

ペイロード重量：100kg
ランダー

CLPSの2番目のミッション─Spacebit

英2021

車輪付きローバ
ローバ

CLPS契約によりIntuitive Machines社の月着陸船Nova-Cで送り込まれる。ASAGUMOの母船としても活用される。
Masten-XL1

Masten Space
Systems米

Astrobotic
CMU

米

2022

月面着陸

ペイロード重量：100kg
ランダー

CLPSの3番目のミッション
MoonRanger

2022

月南極の水氷探査。月面3Dマップ作製

18kg
スーツケース大ローバ

CLPS契約のMasten Space Systemsの月着陸船XL-1で送り込まれる。高速移動が可能で1日に1000mの移動が可能。
GriffinAstrobotic

米

2023

月面着陸

ペイロード重量：475kg
4.5m（幅）×2.0m（高）ランダー

CLPSの4番目のミッション。NASAのVIPERローバを搭載する。
HAKUTO-R

ispace日

ランダ重量：340kg（ペイロード重量：30kg）
2.6m（幅） ×2.3m（高）2022/2023

独自のランダーとローバにより2022年に月面着陸と2023年に月面探査の2回のミッションを計画中。Falcon 9で打上げ予定。

14

10

ランダー
ローバ

2021年8月〇

Spacebit社の取り組み
Spacebit社は2014年に設立された英国ロンドンに拠点を置く宇宙ベンチャー企業で、宇

〇

第812号

ispaceの取り組み
株式会社ispaceは日本で月面資源開発ビジ

ネスを手掛けるベンチャー企業である。

宙関連のデータ分析ツールや、AIと最先端

2010年9月に設立され、現在は日本、ルク

マイクロロボティクスなどの活用を含む、ロセンブルク、アメリカの3拠点で活動を実施。

ボットによる宇宙探査関連の開発に加え、将2020年8月までに累計135.5億円の資金調達を

来的には多数の探査機を月面に輸送・配置

実施し、現在は民間による「月面着陸」と「月し、収集データを地球へ送信することを計面探査」の2つのミッションを行うプログラ

画している。収集データとして想定していム「HAKUTO-R」に 取 り 組 ん で お り、るのは、具体的には溶岩チューブの内部のSpaceX社のFalcon 9ロケットで2022年と2023

3D形状などのデータである。

年に打ち上げ予定となっている。ispaceはま2019年9月Astrobotic社がCLPS契約を行ってた、NASA向 け の 月 面 着 陸 機 輸 送 サ ー ビ ス

いるPeregrineミッション（2021年打上げ予定）（CLPS）を提供するため、米国を拠点とする用に、月探査用歩行型ロボット「ASAGUMO」

宇宙専門組織のDraper研究所と提携していの第一号を納品する合意書を締結、同年12月、る。

日本のダイモン社と相互に連携して月面探査

ispace は 2022 年 に 月 面 着 陸 ミ ッ シ ョ ン

を実施する事で合意、2020年10月、2021年の（Mission1）、2023 年 に 月 面 探 査 ミ ッ シ ョ ン

第四半期に月面に輸送される予定のIntuitive（Mission2）を予定している。2024年以降のMachines が CLPS 契 約 を 行 っ て い る 着 陸 船

Misson3-9 で は ラ ン ダ ー の 月 面 着 陸 と ロ ー「Nova-C」に車輪付きローバを搭載する契約

バーでの月面走行を実現するとしている（図を獲得している。

7）。

図7

ispaceのミッション計画図（Credit：ispace）（出典資料*7）15

工業会活動

図8 過去10年間と今後10年間の宇宙探査ミッション数の比較（出典資料*8）（6）2020年～2030年の宇宙探査の見通し

図9 宇宙探査分野への過去10年間と今後10年間の政府投資額の比較（出典資料*8）
着陸を行う計画に対応していないため、本書

欧州のEuroconsult社が公表する過去10年間に記載の内容に日本を含む各国の最新の研究と今後10年間の宇宙探査ミッションの比較を

開発状況や適用事例等の最新情報を加え整理

示すと、過去10年間に実施されたミッションした。

が52件であったのに対し、今後10年間には約130件のミッションが実施されると予想され〇着陸・離陸技術ている。うち月探査ミッションが40%を占め

着陸技術は、着陸する天体・場所、着陸機

る（図8）。宇宙探査分野への世界政府の投資の規模、着陸精度要求などに応じて、必要と額 は 2019 年 に 約 200 億 ド ル に 達 し、さ ら になる技術が異なる。図10に典型的な月着陸の2029年までに300億米ドルに増加すると予測シーケンスと必要となる技術を示す。なお火されている。その中で月探査は今後10年間の星探査の際は、大気を利用した減速や空気力

政府投資額の増加率が最大の予測となっていを利用した誘導飛行（空力誘導）を利用して、る（図9）。

周回軌道の投入や目標とする着陸地点への到達する際に必要となる推進系の推進剤重量を2. 月惑星探査の最新シナリオに対応する技術
動向（1）月惑星探査の最新シナリオに対応する技

大幅低減することが可能となる。この他、今後の探査では、サンプルリターンや有人ミッションなど、天体から地球へ帰還することも術と開発動向・適用事例等必要であり、その際には離陸技術が重要とな

月惑星探査の最新シナリオに対応する技術る。

については、「日本の国際宇宙探査,シナリオ

世界の着陸探査の実績としては、米国、ロ（案）2019（公開版）」に示されている。本書

シア、中国が無人での着陸、ロシア、中国がはISECGの国際宇宙探査ロードマップ（GER）

無人での離陸、米国が有人での着陸・離陸を

第 3 版 の シ ナ リ オ を ベ ー ス に し て い る が、成功させている。火星探査については、米国

2019年に米国が表明した2024年までに有人月のみが着陸を成功させているが、未だ離陸は

16

2021年8月

第812号

行っていない。また中国が2020年に打上げた

バに搭載されたマニピュレータによる採取が探査機でも2021年に着陸に挑戦する予定と代表的であるが、ローバによるサンプルリなっている（後日追記：2021年5月14日着陸

ターンミッションは世界でも過去に例がな

成功）。欧州はExoMars2016で着離技術実証

く、その場観測するためのマニピュレーショ

を行う予定である。さらに民間では、NASA

ン技術のみとなっている。微小重力天体に関の CLPS ミ ッ シ ョ ン に お い て 無 人 着 陸 機 としては、重力天体とは条件が異なり、着陸せBlue Origin社、Dynetics社、Space X社の有人

ずともタッチ&ゴー方式（はやぶさ方式）や、着陸機の開発が行われているところである。

ホバリングによって表面からある高度を保っ一方で、日本では「はやぶさ」において同た状態でも採取できるため様々な方式が提案

技術についての実績があるが、重力天体に着陸した実績はない。今後SLIMでは重力天体の着陸技術を実証予定となっている。

されている。
有人サンプルリターンとしては米国のアポロシリーズがあるが、無人でサンプルリターンを実現した実例は旧ソ連のルナシリーズ3〇

サンプルリターン技術

件、米国のジェネシス、スターダスト、日本

サンプルリターンでは、対象天体への接地のはやぶさと例が少なかったが、2020年11月

もしくは着陸（近接による採取も含む）を行には中国が月面サンプルリターンに初めて成い、サンプルを採取し離脱後に地球まで帰還功し、同年12月には日本もはやぶさ2によるする。過去より無人探査機でサンプルを採取

地球近傍小惑星「リュウグウ」への着陸およする手法として様々な方式が検討されてきてびサンプルリターンに成功した。

おり、重力天体表面でのサンプル採取はロー

図10

月着陸シーケンスと必要となる技術（出典資料*4）17

工業会活動〇探査技術（電力）

績があり、後続では欧州、インド等で取り組発電については、月・火星とも太陽からのみが進んでいる。有人ローバは米のアポロの距離が比較的近く、太陽電池で実用的な発電

月面車（LRV）のみである。またローバの検量を確保できるが、重力があるため従来の無討は地上研究としては盛んに行われている。

重力を前提としたパドルやその展開機構を直JAXA で は 2023 年 に イ ン ド 宇 宙 研 究 機 関接流用することはできないため、重力の存在（ISRO）と共同で実施する計画の月極域探査を加味した太陽電池の構造を実現する必要がミッション（LUPEX）において重力天体表

ある。

面探査技術の獲得を目指している。さらに月蓄電については、月面では中・低緯度はも面有人ローバとしては、JAXAとトヨタ自動ちろん極域であっても、太陽電池による発電車が2019年度から燃料電池車両技術を用いたが期待できない夜間に電力を供給する電源シ

月 面 で の モ ビ リ テ ィ「ル ナ・ク ル ー ザ ー

ステムが必要となる。電源候補としてはLIB（LUNAR CRUISER）」を開発している。

（Lithium Ion Battery）、RFC（Regenerative Fuel

その他民間でも規模が小さいものが多いもCell）、RPS（Radioisotope Power Source）、FPSのの、宇宙探査ローバに関する計画が示され（Fission Power Systems）が挙げられるが、有ているところである。

人拠点の実現には日陰の長さや日照強度によらず高い出力密度が得られるFPSが必要とさ
れている。

〇

探査技術（分散協調探査）
宇宙探査においては、いくつかの探査ロ

蓄電デバイスについてはLIBとRFCがメイ

ボットが月惑星の表面探査を実施しているンであるが、近年では電解液が無く、安全性

が、1台のロボットでは探査範囲が限られてが高いこと、温度耐性が高いことから全固体いるのが現状である。1台のロボットで移動

LIBが注目されている。現時点のエネルギー探査を行う場合には線と線を結ぶ探査となら

密度は液LIBと比較してかなり低いが、電気

ざるをえず、生命探査など面的な探査を行う

自動車等に向けて研究開発投資が進められてのにはギャップがある。そこで小型探査機をお り、2025 年 頃 に は 液 LIB と 同 等 の エ ネ ル

複数配置して、分散協調型探査を行うこと

ギー密度にまで高められ宇宙用途としても多が、今後の新しい探査方式の1つとなるとしく用いられるものと考えられる。

ている。分散協調探査を実現するための重要技術として、知的センサを有する複数の小型〇探査技術（表面移動技術）

探査機が広い領域を均等に分散し、お互い協

表面移動技術は、着陸後の人や物の移動機

調しながら効率的な探査を行う分散協調技術

能を提供するとともに、各種作業を実施するや月・火星表面の中央丘峰、クレーター内、ための作業プラットフォームとしての基本機

縦孔底、洞窟、極域等のいままでの探査ロボッ

能を提供し、非宇宙産業（自動車、建設、資トでは不可能な未踏峰探査を行う革新的移動源探査／利用、物流、ロボット業界等）の参技術等が必要であるとしている。

入が期待され、地上技術との相乗効果も期待できる。ローバ、作業車両は多くの国が重要〇

滞在技術（ECLSS）

課題として進めており、国際的に激戦分野で

ECLSS（Environmental Control and. Lifeある。月・火星のローバでは米・ロ・中に実

Support System）（環境制御・生命維持システ

18

2021年8月

第812号

ム）は、あらゆる有人宇宙活動の根幹となるる身体的・精神的な悪影響を防ぐように努

人の生命を安全に維持するための技術であめ、影響の有無を確認し、悪影響が起こった

り、極めて高い信頼性が要求される。また、場合はそれに対処することができるようにす

特に火星などの長期探査ミッションでは、補る技術のことである。ISS計画においては、給が困難となるため、信頼性のみならず、高ISS搭乗宇宙飛行士の健康管理運用は、各参

い再生率、消耗品不要など、高効率化したシ加宇宙機関で統合運用を行うとされている

ステムが必要となる。

が、当該運用で使用される健康管理用の機器

現在のISSでは水再生装置などにより補給や 薬 品、手 法 な ど は 原 則 と し て NASA と量削減の試みがなされているが、システム

Roscosmosが提供している。将来の有人宇宙の信頼性が低いため稼働率が低く、高信頼

探査における宇宙飛行士健康管理運用もISS

性・高効率なECLSS技術が切望されている。

と同様に国際協調で実施されることが想定さ

火 星 な ど の 長 期 探 査 ミ ッ シ ョ ン に お い て、れるが、その際に用いる機器や薬品・手法な

水・酸素補給や消耗品が不要で、かつ高い

どの一部を提供できるようになることが望ま

信頼性を有する完全再生型ECLSSを確立すしいとされる。

るためには、水・酸素補給ゼロ、消耗品ゼロ、
高信頼性を実現していく必要がある。その〇ランデブ・ドッキング技術

ためには、再生率 90%以上（尿85%以上、凝

ランデブ・ドッキング技術とは、宇宙空間

縮水ほぼ100%）の水再生、廃棄物処理によに存在する目標物体に接近、結合、分離、離る水回収、空気再生における水追加生成（CH4

脱などを行う技術の総称であり、宇宙活動に分解によるCO2の分解100%化）の技術が必要

とって必要不可欠な技術である。今後の宇宙とされる。

探査ではランデブ・ドッキング技術を要する

水補給量低減については、ISS計画参加の様々なミッション（深宇宙居住モジュールへ

各機関が技術開発を進めている。既にISSでの物資補給、ECLSSモジュール輸送、有人支

水再生処理を実用化しているNASAが先行し

援サンプルリターン／有人月面探査、火星衛ており、現時点で水の補給割合は約15%であ星サンプルリターン、火星周回居住モジューる。NASAは今後現在の技術をベースに改良

ルへの物資補給、有人／無人火星探査）が想を 進 め、最 終 的 に は CH 4 の ア セ チ レ ン 化

定されており、ランデブターゲットの協力／（C2H2）により、CO2を75%まで分解する計画

非協力性や、ランデブ運用を行う空間のダイであり、最終的には水の補給割合を1〜2%にナミクス、地球との可視性・通信遅延の有無まで低減できる見通しである。JAXAは、現に、柔軟に対応可能なランデブ技術が求めら時点ではまだ水再生・空気再生の技術確立段れる。今後想定される深宇宙／火星周回居住階であるものの、最終的はCH 分解により、モジュールや火星衛星とのランデブミッショ

CO2 を100%分解し、C（炭素）のみを廃棄すンにおいては、ダイナミクス環境の違いや通る計画であり、水補給はゼロまで低減できる

信制約等に対応するため、安全で堅牢な深宇見通しである。

宙航法や誘導制御技術等の獲得が必要となっ

4

ている。
〇

滞在技術（健康管理）
健康管理技術とは、宇宙飛行士に起こりう

深宇宙航法技術に関しては、米国のASC社
が F l a s h 式 の 3 次 元 距 離 画 像 セ ン サ（3D19

工業会活動LIDAR）を実用化し、スペースX社の宇宙機

トが宇宙機や天体の軌道運動により流動的に

Dragonのランデブドッキングセンサとして変化する点等が挙げられる。この様な宇宙探Dragon-Eyeを供給した他、NASAの開発した査の通信における特徴を踏まえ、必要性能や小惑星サンプルリターン探査機OSIRIS-REx

実用化が望まれる新たな技術としては、大容の着陸直前の近距離用センサとして、さらに量のリアルタイム通信の実現、地球-月ある

耐放射線性を向上し高感度化を図った

いは惑星間との中継技術、高ロバスト通信技

Golden-Eyeが搭載されている。

術、地上局技術、惑星間インターネット技術

誘導制御技術に関しては、これまでダイナ
ミクス環境に対応した誘導制御アルゴリズム（国際的な標準規格への対応等）、測位技術が挙げられる。

は確立されていなかったが、2020年12月、中宇宙探査をはじめとして、宇宙に関わる通国が月周回軌道において、月探査機「嫦娥5号」

信技術はNASA にてリードされており、そのの上昇モジュールと軌道モジュールと帰還モ

開 発 の ロ ー ド マ ッ プ は NASA SCaN（Space

ジュールの結合体とのランデブ・ドッキング

Communication and Navigation）にて作成されに成功している。

たTechnology Roadmapに示されている。

その他ISSにおいては、米国とロシアがそ

大容量通信については、光通信に関する開れぞれ独自のドッキングシステム（衝撃型）

発項目の識別、開発計画が示されており、挑を有しており、NASAのスペースシャトル、戦的な目標という位置づけで100Gbpsに近づ

ロシアのProgressとSoyuz宇宙船がそれぞれのけることが示されている。

ドッキングシステムを採用してドッキングを行った。また、ESAのATV宇宙船はロシアの（2）日本が優位と考えられる技術と課題

ドッキングポートへのドッキングを行うた

日本が優位と考えられる技術については、め、ロシア式のドッキングシステムに対応し文部科学省 科学技術・学術審議会 研究計画・たドッキング技術を獲得している。日本は評価分科会 宇宙開発利用部会の下に設置さ

ETS-VIIにより、独自のドッキング機構に対れた「国際宇宙ステーション・国際宇宙探査

する相対6自由度制御および低衝撃型ドッキ

小委員会」で検討されている。2015年7月にングの技術を確立しているが、現在のISSドッ

同委員会において文部科学省としての考え方

キング機構や、開発中の国際標準ドッキング

を「第2次とりまとめ機構のような衝撃型ドッキングについては実

幕開けと我が国の挑戦〜」として発表し、日用的な運用実績を持たない。

本がこれまでにISS計画を通じて得た技術や〜宇宙探査新時代の

現在、ISSに参加する5機関で、ドッキング

宇宙科学探査の知見を活かして獲得・蓄積しシステムの国際標準化が進められており、米てきた4つの重点技術（「重力天体着陸技術」

国のISS民間有人輸送船は、この標準化ドッ「重力天体表面探査技術」「有人宇宙滞在技

キングシステムを採用して運用を行う予定と術」「深宇宙補給技術」）が特定されている。

なっている。

2017年12月には「国際宇宙探査の在り方〜新たな国際協調体制に向けて〜」がまとめ〇

通信技術
宇宙探査における通信の特徴は、遠距離に伴う高遅延、高伝搬損失、ネットワークのルー
20

ら れ て お り、4 つ の 重 点 技 術 の 早 期 実 証 に
JAXAを中心として取り組むことが示されている（表2）。

2021年8月

表2

第812号

日本が優位性を発揮できる技術や波及効果の大きい技術（出典資料*9）

図11

月・火星本格探査を支える技術のバックキャスト（出典資料*10）21

工業会活動

これらの重点技術に対する課題については、2020年8月に「国際協力による月探査計

出典資料*1. 国際宇宙探査協働グループISECG,

国際

画への参画に向けて」で検討されている。具

宇宙探査ロードマップ 追補版最新月面探

体的には、国際宇宙探査の目標を月・火星の査シナリオ

本格探査、そのために必要なミッションを「有*2.

人周回拠点」「有人拠点」「有人ローバ」「有, 2020年8月

NASA s Plan for Sustained Lunar
Exploration and Development

人離着陸船」「無人補給船」「無人探査機」と*3. China National Space Administration/China

して、これらのミッションを達成するためにNews Service/VCG via Getty Images

2030年代、2020年代における技術課題が何か、*4. JAXA国際宇宙探査センター 宇宙探査シ

実績と現在の状況はどうであるかについて重ステム技術ユニット, 日本の国際宇宙探点技術毎に示されている（図11）。引き続き、

査シナリオ（案）2019（公開版）

これらの技術課題に対する検討を行い、4つ*5. https://www.axiomspace.com/axiom-stationの重点技術の獲得に繋げることが重要と考え*6. 「ISSを含む地球低軌道活動の在り方について（その1）」JAXA、2020年9月（宇宙られる。

開発利用部会、ISS・国際宇宙探査小委
員会資料37-3-2）

以上が本報告書の概要である。今回の調査によって、月惑星探査の新たな方向性とし*7. https://ispace-inc.com/jpn/project/て、米国を先行としてISSを含む低軌道利用*8.

Prospects for Space Exploration 2020の商業活動に対する需要喚起やビジネス創出

Edition , Euroconsultの動きが加速していることがわかった。一方*9. 「国際宇宙探査の在り方〜新たな国際で、現在ロシアはISSから脱退し独自の宇宙協調体制に向けて〜」2017年12月, 文部

ステーションを建設する意向を示し、中国は科学省宇宙開発利用部会ISS・国際宇宙

2022年の独自の宇宙ステーション完成を目指

探査小委員会して開発や打上げを進めている状況にあるこ*10.「国際協力による月探査計画への参画にとから、令和3年度の次世代宇宙プロジェク

向けて参考資料」2020年8月（宇宙開発ト推進委員会では、引き続き「月惑星探査に利用部会、ISS・国際宇宙探査小委員会

関する調査」をテーマとして、各宇宙機関に

資料50-3-2）

おけるISS・低軌道利用の最新動向に関して
深掘り調査を行う予定である。また、今年度開催する同委員会では、令和2年度及び令和3
年度の調査報告に加えて、参加者からの月惑
星探査に関する多数の情報提供や率直な意見交換も図りたいと考えている。
当会員企業の皆様には、同委員会への積極的な参加をお願いできれば幸いである。
〔（一社）日本航空宇宙工業会

22

技術部（宇宙担当）部長

古川力〕