2021 年9⽉8⽇

将来計画、MP2023 の議論から宇宙研・コミュニティへの期待
松尾太郎（2030年代将来計画検討WG）

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ポイント
• 多様性のある持続的な将来計画像（⻘写真）を作成していくことが重要Ø コミュニティとしての努⼒︓将来計画委員会の常設と継続的な議論
Ø 宇宙研への期待︓コミュニティとの対話と多様なプログラムへの⽀援• 多様性のあるプログラムの実施に必要なこと（個⼈的⾒解）Ø （⼤型計画に限定しない）持続的な国際協⼒の必要性
Ø 地上とスペースの協⼒の深化の必要性
Ø より⼩規模なスペース計画（超⼩型衛星）の枠組み

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MP2023に提案されたプログラム（アルファベット順）• 光⾚外線国内リード︓→ 4計画
Ø GREX-PLUS, IPST, JASMINE, TMT→ 2計画• 分野横断型計画︓
Ø HiZ-GUMDAM, LAPYUTA→ 2計画• 国際協⼒︓Ø Romanへの参加
Ø U.S. Decadal Astro2020への参加（LUVOIR, HabEx, Origins）
８計画のうち半分が国内の光⾚外線リード、残りの半分が分野横断型計画や国際プロジェクトへの参加 3/17

2030年代の将来計画検討へ提出された
⻘︓MP2023へにも提出
７件のWhite Paper• 戦略的中型規模

惑星間宇宙望遠鏡 -> IPST [Shuji Matsuura]
G-REX 初代銀河探査機 [Akio K. Inoue]
スペース⾚外線強度⼲渉計 [Hiroshi Matsuo]• 公募型⼩型規模紫外線宇宙望遠鏡計画 -> LAPYUTA [Go Murakami]• 国際協⼒GaiaNIRへの参加 [Daisuke Kawata]
LUVOIRおよびHabEx計画への参加 [Takahiro Sumi, Motohide Tamura]Origins へのハードウェア貢献 [Itsuki Sakon]
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2030年代以降の多様な宇宙プログラムに向けて• 予算規模に応じた３つのカテゴリ分類（宇宙研・コミュニティへの期待）Ø 戦略的中型(400-150億), 公募型⼩型(150-50億), 戦略的海外共同枠/⼩規模計画 (>10億)Ø（コミュニティへ）多様な宇宙プログラムの推進に向けて現状のカテゴリで良いか︖
例えば、超⼩型衛星/⼩型衛星の性能向上による積極的な活⽤の可能性.
Ø（宇宙研へ）コミュニティの要望/技術進歩に応じたカテゴリの⾒直しの可能性︖• 国産ロケットと計画の予算規模
Ø 戦略的中型・公募型⼩型は国産ロケットの利⽤が前提.
Ø 将来的に国内・海外などの⺠間からの安価なロケットの登場が予想 (NASAは⺠間へ委託).
Ø （宇宙研へ）国産ロケットを利⽤しない50億円以上の規模の計画の実現可能性は︖
例えば、50億円規模の海外⼤型プロジェクトへの参加.

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光⾚外線リードのプログラム（宇宙研・コミュニティへの期待）• 光⾚外コミュニティによる戦略的中型の提案実現に向けてØ（コミュニティへ）天⽂学全体が納得できる計画の⽴案を⾏う.

宇宙研からの要望に即座に対応できるように準備.
将来計画の継続的な議論.

• コスト評価（公募型⼩型にも当てはまる）Ø コミュニティのみ（研究者レベル）でコスト評価が困難なため、コミュニティ内で実現可能性の議論が限定的. プログラムの枠組みの議論も困難.
Ø（宇宙研へ）プロジェクトの早期段階でのコスト評価の実施をお願いしたい.
→ コストの結果がコミュニティへフィードバックされることでコミュニティで実現性に関するより精度の⾼い議論が可能.
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分野横断型プログラム（コミュニティへの期待）• HiZ-GUNDAMのMP2023推薦委員会での審議︓
Ø ⾼宇連とGopiraの両分野にまたがる計画として、Gopiraにおいて10計画のうちの1計画として議論.
Ø 議論の中で出たポイント︓
1. 重点⼤型計画への推薦がお⾒合いになることへの危惧.
2. 分野外（⾼エネルギー）の科学技術を正しく評価できないことへの危惧.
• LAPYUTA: 惑星科学と天⽂学にまたがる計画• 科学の進展において分野横断型のプログラムはこれからより重要性を増す.
Ø 従来の波⻑や分野の縦割りの体制で正しい評価ができるのか︖
Ø 次回以降のマスタープランの議論、常設の将来計画委員会で要検討.
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海外⼤型プログラムへの参加• Romanへの参加:

Ø JWSTへ参加できなかった反省.
Ø 光⾚外コミュニティとして初めて計画段階から参加.
Ø ISASの戦略的海外共同計画（年間10億円）を利⽤予定.

• U.S. Decadal Survey (Astro2020)への参加︓
Ø Astro2020レポート発出後、LUVOIR, HabEx, Originsの検討⺟体は合体.
Ø 国内からの貢献案を⽰し、Phase A (2025年頃) までに⼀定のTRLをクリア.
（現実に装置搭載を進める場合、NASA等の施設で実験を実施してNASAの基準をクリアする）

Ø 3計画とも⽇本から50億円規模（以上）の貢献案を想定.
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海外⼤型プログラムへの参加（宇宙研・コミュニティへの期待）• 海外⼤型プログラム参加における宇宙研への期待︓
Ø 戦略的海外共同計画(年間10億円)で複数の海外プログラムの同時⽀援.
Roman, Athena, Ariel, LISA, Astro2020... がほぼ同時に進⾏.
Ø 海外のプロジェクト前段階（PrePhaseA）から参加できる仕組み.

リスクを伴うが、PrePhaseA（2025年以前）からの参加によりミッションの策定・核となる技術の提供につながる.

Ø 50億を超える貢献案をどのように実現していくのか︖ → 宇宙研へ
コミュニティにおいて必要な予算として実現すべきか︖→ コミュニティへ（3番⽬は宇宙研に要望する前にコミュニティとして議論すべき点）

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（個⼈的⾒解） 海外⼤型プログラムへの参加（宇宙研への期待）• 柔軟性のある戦略的海外共同計画枠の設定

Ø 海外計画のPhaseに応じて必要な予算額は異なるので、多様な額（数千万 ~ 10億円）で複数の計画をサポートできると良い.
例えば、PrePhaseAであれば、NASAとの予算合算で<1億円（数年）で可能.

• 宇宙研に枠を⽤意する以上に重要なこと︓

Ø 装置レベルで実現するのであれば、パートナーとの協⼒関係の深化は必須.
1. 特にPhase初期の段階で海外でコールされる予算獲得は重要.
(海外機関で実験が予算化されて海外で実験がサポートされる体制の構築）

2. 海外機関で重要な数年間に在外研究してTRLを上げることが必須.
(ALMAやTMTの国際オフィスでの⽇本の活動は良い例）
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（個⼈的⾒解）持続的な国際協⼒ （コミュニティへの期待）• ミッションのための国際協⼒だけでなく、⽇々の研究者レベルでの国際協⼒によるミッション構築が重要.
• ⼩規模（＜5億円）の国際協⼒による実験
Ø 多様なミッション構築において国内技術と国内にない海外技術で協⼒.
PRIME（⾚外線広視野望遠鏡）: 広視野望遠鏡技術 + ⼤フォーマット⾚外線検出器
JUStIInE（気球搭載⾚外線⼲渉計）: ⼲渉計技術 + ⾼感度⾚外線検出器/⼤型気球打ち上げ

Ø (ミッションに特化しない) 国際協⼒を基盤として新技術の芽の育成.
NASA Ames Research Centerでの瞳収縮分光器の基礎開発.

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Japan-United States Infrared Interferometric Experiment
ＦＩＴＥ構造リアクションホイール

T. Matsuo, D. Leisawitz (NASA/GSFC)

姿勢制御装置(3軸)
干渉計

リング
レーザー
ジャイロ

一次平面鏡制御システム

リチウムイオン二次電池
30V- 270AH

クライオ
スタット
（含ＦＩＲセンサー）+フレーム（ＣＦＲＰ接着構造）

FITE 遠⾚外線⼲渉計（姿勢制御・望遠鏡系）

BETTII 中間・遠⾚外線⼲渉計（極低温光学系・TES bolometer）

NASA/GSFCで組み⽴て・試験
Fort Sumnerでフライト
将来の宇宙⼲渉計へ

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（個⼈的⾒解）多様なプログラム構築に向けた⼩規模プログラムの推進（宇宙研・コミュニティへの期待）• 超⼩型衛星を利⽤した多様なプログラムの推進の可能性

Ø ⼩規模予算/直近の計画なので、MP2023や2030年代将来計画では扱われない.

Ø 超⼩型衛星の急速な性能向上による天⽂学への応⽤可能性.

SEIRIOS: 超⼩型衛星3機の編隊⾶⾏宇宙⼲渉計 (Matsuo+ submitted to JATIS; Ikari+ in prep.)Ø ⽶国ではNASAが戦略的に超⼩型衛星プログラムを推進.

Ø（コミュニティへ）多様なプログラムのための超⼩型衛星の活⽤可能性の検討.

• 実現できる道筋はかなり限定的.

Ø 超⼩型衛星の開発から打ち上げまで1から数億円規模.
Ø 現状は競争的⼤型科研費（基盤S・特別推進）のみが唯⼀の道.
Ø 超⼩型衛星を数多く打ち上げていくことで信頼性の向上.
Ø（宇宙研へ）宇宙研で超⼩型衛星プログラムの⽀援・推進可能性.

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いないものの大きなジャンプではなく、後述の研究開発により実現可能である。一方、一露光時間内の光路差の変化は波長程度に抑える必要があるので、露光時間を百ミリ秒に制限して光路差の変化による干渉縞への影響は最小限に抑える。露光間の光路差の変化は、松尾が提案した、「一露光の連続3 mmスペクトル光から再生する像方式」により補正される[Matsuo-Publications-14、松尾他 投稿中]。
独自性③ 高解像度広帯域分光観測による太陽系内天体の水蒸気探査：可視光から近赤外線（0.6–
PI 中須賀真⼀, 五⼗⾥哲（東京⼤学）1.7µm）までを連続的に波長分解能 1000 で分光する。特に近赤外線の波長帯域には、地上からは地球大気の水蒸気による強い吸収のために観測できない帯域（0.99–1.09µm, 1.35–1.51µm）がある。この水蒸気の吸収帯域を含む広帯域観測により、エウロパからの水蒸気の噴出領域を30 x 30km の解像度で50秒間• 合体（打ち上げ）→ 編隊⾶⾏（軌道上）特定する。図
4 下の獲得データに示すように、段階的に理学的成果が得ることも期待される。
• 基線⻑10-50m、波⻑0.6–1.7µmの分光撮像•以上のように数⼗秒間で数mmの相対位置、１０秒⾓の⾓度変化
SEIRIOS は、宇宙干渉計は技術的な困難という既成概念を打ち破る計画である。我々（内部光学系で＜1mm, ＜1秒⾓の精度）
は既に、超小型衛星の開発・運用手法、瞳分光による干渉縞計測技術を有しており、これらの技術と3 つの独自性を組み合わせることで世界初の宇宙干渉計を実現できるといえる。

SEIRIOS15秒⾓

編隊⾶⾏シミュレーション
Matsuo+ submitted to JATIS

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（個⼈的⾒解） 地上とスペースの協⼒の深化（コミュニティへの期待）• 多様なプログラムの展開には、基礎開発からフライト品の製作に⾄るまで様々なフェーズでの研究開発が重要.
• 基礎開発においては地上の研究開発と財産の共有できる可能性が⼤きい.
Ø 観測⼿法・観測技術などの原理の部分における理解• スペースだけでなく地上プログラムにおいても真にメリットになるwin-winの技術開発の展開が必要.
Ø JUStIInE (気球⾚外線⼲渉計)におけるTAO MIMIZUKUとの協⼒
ー TAO MIMIZUKUの拡張による⼲渉計の3次元の⾼解像分光の実証
Ø ⾼精度視線速度法（Matsuo et al. submitted to AAS）の実証・精度評価における可視光光コムグループとの協⼒
ー 実験室レベルでの原理的リミットの追求

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（個⼈的⾒解）その他（宇宙研・コミュニティへの期待）• 若い⼈は⾃由な発想でアイデアを創出し、⼩規模（数億円）から⼤型（＞100億）までの様々な予算規模で、国内外にない新しいサイエンス・計画の芽が出てくることを期待.
→ 新しいアイデアが多様な宇宙プログラムの原点.
• 中堅より上の世代は、次世代の研究者が多様な宇宙科学プログラムを推進できるように、コミュニティでの要望を踏まえながら、宇宙研と議論していきたい.
→ 常設の将来計画委員会と宇宙研との継続的な対話ができる機会があると良い.
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まとめ
• 多様性のある持続的な将来計画像（⻘写真）を作成していくことが重要Ø コミュニティとしての努⼒︓将来計画委員会の常設と継続的な議論
Ø 宇宙研への期待︓コミュニティとの対話と多様なプログラムへの⽀援• 多様性のあるプログラムの実施に必要なこと（個⼈的⾒解）Ø （⼤型計画に限定しない）持続的な国際協⼒の必要性
Ø 地上とスペースの協⼒の深化の必要性
Ø より⼩規模なスペース計画（超⼩型衛星など）の枠組み• ⾃由な発想による宇宙科学の開拓と多様なプログラムの推進のための枠
組み.
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