2024年3月28日、日本が宇宙技術戦略を策定しました。技術知識が不足している筆者が一通り読んでみて、分からない用語は改めて調べたりスキップしたりしながら作成した要約です。
この記事は初めて宇宙ビジネスについて学ぼうとしている方が、今の政府の方向性をざっくり把握するのに役立ちます。
注力している領域は細分化されているとすると、衛生と宇宙科学・探査は内容が深く細かいのですが、輸送と分野共通項目はさっぱりしてます。また分かりづらいくらい専門用語で細かく書かれてる部分は、日本が知識を深めているところ。逆に筆者が読んでパッとわかる部分は、まだ進捗や理解が浅いところなのかなという印象です。
はじめに
知識が浅い中で無理やり理解するために、あえて批判的な目で見るようにしています。その上で、初見の印象は戦略としつつ「全方位」カバーしているな、でした。国家予算の割り振りは、このドキュメントでは具体的に見えてきませんが明確に分野ごとに差がつきそうです。全ての分野に満遍なく、といったことはなさそうです。
最初から余談ですが、日本の宇宙に投資する国家予算は世界と比べると決して大きくはなく2023年で6,119億円です。大部分は軍事・安保領域です。JAXAは今後10年で1兆円を民間企業に資金提供するとしています。
対して中国は2020年の国家予算が2億人民元（約3.2兆円）。中国国内で現在宇宙産業へ進出した企業は3万社を超えました（2024年時点）。米国の予算はさらに大きく4兆円を超えるとされます。
インドは日本円に換算すると2,400億円ほどで日本よりも少ない状況ではありますが、同じく全方位で戦略を打ち出しているようです。
インドは国家として、衛星通信、地球観測衛星（リモートセンシング衛星）、測位衛星、ロケット発射システム、月・惑星探査ミッションに至るまで、宇宙関連のほぼ全領域をカバーするプログラムを実施している。
https://uchubiz.com/article/fea42170/
このように日本に限らず、各国どこに強みを、というよりまずは他国から自律して自国内で宇宙産業を完結させたいという思いはありそうです。ロシア・ウクライナ戦争でのStarlinkの活躍を見ていて、自国で宇宙を活用できるようにならないといざという時まずいという焦りもあるかもしれません。
なお本記事に添付する画像はほぼ全て内閣府公式サイト掲載の「宇宙技術戦略」資料から抜粋しています。それ以外は出典元を画像の近くに記載しています。
日本の宇宙技術戦略・基本的な考え方
宇宙技術戦略は日本が開発を進めるべき技術は①衛星②宇宙科学・探査③宇宙輸送、そして④上記3つに共通する技術と定めています。
この4つの領域において、他国の状況と将来の展望を紹介すると同時に日本が注力すべき領域を5、6つに絞って（本当に絞っているのかは不明）技術的優位性やサプライチェーン（供給網）の強化を目的とした実行戦略とロードマップを組み立てています。
衛星
衛星分野は大きく①通信②衛星測位システム③リモートセンシング④軌道上サービス⑤衛星基盤技術に分かれています。大容量のリアルタイム伝送を可能にする光通信を目指すとのことで、これはSpaceX社のStarlink模倣版を指していると推察されます。
通信
通信領域は下記図が分かりやすかったので添付します。衛生を多種・多数活用して、宇宙から地上までの通信ネットワークを広げることでどんな場所でも、どんな状況でも最高の通信環境を用意することが理想的な状態です。
ロードマップ
ロードマップとしては、赤いラインが引かれている通り、海外の動きは確実なものであるのに対し日本の計画としては不確定要素が多いです。また国内の見通しで商用化や提供といった表現が見られないため、先10年は他国の商用化をお手伝いして使わせてもらおうといった印象です。
長くなったので割愛しましたが、他国の状況含め通信分野についてもう少し細かく知りたい方は、こちらの記事をお読みください。なお米国ではSpaceX社を含む民間企業が、積極的に低軌道通信衛星を打ち上げている状況です。SpaceX社のStarlinkは2024年時点で6,000衛生を打ち上げています。日本にも類似した人工衛星はありますが、自国で安価なロケットを打ち上げる技術がないため数個の衛生しか上がっていないらしいです。
衛星測位システム
衛星測位システムとは、複数の衛星から送信される信号を利用して、地上での現在位置や時刻を測るシステムです。GPS（Global Positioning System）やGLONASS（グロナス）、Galileo（ガリレオ）など、世界各国で独自のシステムが開発・運用されています。
日本では準天頂衛星システム「みちびき」が衛星測位システムにあたり、日本版GPSとも呼ばれます。今後の展望としては①準天頂衛星の根幹にあたる他国製の原子時計を搭載②ユーザー利用者の拡大を大筋としては目指すようです。
ロードマップ
日本の戦略においては比較的大型の衛生を「7機体制」「11機体制」と増やし、より実用化しやすいよう改善していく方針。干渉や妨害は安保の観点で衛生への攻撃に対処するため重要といったところでしょうか。GPSが狂うのは怖いですね。なお他国では民間低軌道測位コンスティレーションも進められるようですが進捗に期待です。
リモートセンシング
リモートセンシングとは、ざっくり言うと人工衛星や航空機などから地球の表面（Earth’s surface）付近を観測する技術です。
具体的には対象物に直接触れることなく、遠隔からその形状、性質、状態などを観測・計測する技術です。人工衛星や航空機、ドローンなどに搭載されたセンサーを用いて、電磁波（光、レーダー、マイクロ波など）を観測することで、地表や大気、海洋などの情報を取得します。
✅リモートセンシングの特徴
- 非接触性: 対象物に直接触れることなく観測できるため、破壊や汚染などのリスクがない。
- 広範囲観測: 人工衛星などを使えば、広範囲を短時間で観測できる。
- 定点観測: 同じ場所を定期的に観測することで、時間的な変化を把握できる。
- 多様な情報取得: 電磁波の種類を変えることで、様々な情報を得ることができる。
✅リモートセンシングの用途
リモートセンシングは、様々な分野で活用されています。
- 環境モニタリング: 森林伐採、砂漠化、洪水、地震などの災害状況を監視する。
- 農業: 農作物の生育状況、土壌の状態などを把握し、農業管理に役立てる。
- 気象観測: 雲の動き、降水量、気温などを観測し、天気予報や気象災害の予測に役立てる。
- 海洋観測: 海水温、海流、海面高度などを観測し、海洋資源の管理や海洋環境の保全に役立てる。
- 災害対策: 災害発生時の被害状況の把握や復旧作業に役立てる。
- 地図作成: 地形や地物などを観測し、地図を作成する。
- 資源探査: 鉱物資源や石油・天然ガスなどの資源を探査する。
- 安全保障: 軍事目的で、敵の動向を監視したり、兵器の開発・運用に役立てる。
日本の戦略
宇宙から日本を見て、地表も海の状況も丸裸にして天災から身を守る能力を高めようというのが基本戦略です。また衛星1つ1つの能力は高いからもっと打ち上げて数も増やしていきたい、としています。ちなみにAxelspace社の衛生は2024年もSpaceX社のFalcon9を活用して打ち上げが予定されており、Synspective社の衛生は米国のElectron社による打ち上げが予定されています。
【出典】2023年12月宇宙事務局調べ・宇宙技術戦略より
ロードマップ
リモートセンシング領域は他国の動きさ少ないのでしょうか？地震含む天災が多い日本は、この技術に注力したいのかもしれません。他のロードマップと比べて、青いラインが多く不確定含むラインも多数あることから実行計画が具体的に定まっている印象を受けます。ちなみにリモートセンシングの分野は現在各国が最も注力している分野かもしれません。歴史的には軍事とも関連深く、米国は1994年まで米国が持つデータを他国に共有しませんでした。
今回衛星通信とリモートセンシングは、ウクライナ戦争を通じて国防の観点からも重要性が高まったためここは国家戦略としても注力されそうです。
軌道上サービス
文字通り地球の周りを回っている衛星が提供するサービスです。宇宙ゴミ（デブリ）を掃除したり、太陽光発電を設置したり、観測したり、他衛生に燃料を補給したりとサービス開発は進んでいます。
特に宇宙ゴミは5cmサイズでも秒速7～8キロで地球軌道上を飛んでいる関係上人工衛星を破壊しかねません。すでに各国が衛星を打ち上げまくった結果ゴミは多数発生しており、各国・民間企業に対してゴミの回収も義務化されるようです。
ロードマップ
アストロスケール社が先行しているデブリ除去は実現目処が立っている状況です。イギリスのELSA-Mは2024年に複数のデブリ除去など競合も国・民間企業含め存在している領域ですが世界でも戦っていけるサービスをデブリ除去と衛生の寿命延長技術、宇宙太陽光発電、そして衛生ひまわり活用と定めている印象です。
ちなみに下記に存在するSDA衛生は防衛省が国防目的で設置しようとしてる衛生みたいです。あまり宇宙の誕生や他の銀河での生命物を探そう、などそういった目的で設置するわけではなさそうです。
衛星基盤技術
宇宙基盤技術はこれまで挙げてきた「衛生」に共通した技術で、わかりやすい例で言うと一度に沢山飛ばせるように「小さくする」みたいな技術を指します。日本は小さくて高性能なものを作るの得意だよね？と言われています。
ロードマップ
小型軽量化ミッション達成のための、電気系・機械系開発を中心として機能自体を高めたり地上からの運用技術を上げたりといった戦略が策定されました。とはいえ世界側も実行目処が立っている戦略がいくつも存在します。ここは競争が激化している領域なのかもしれません。
宇宙科学・探査
この領域は中国やインド、UAEも参画しています。平成30年に宇宙航空研究開発機構が出した図が分かりやすかったので貼り付けます。
出典：国際宇宙探査を巡る科学探査を含む各国動向, P3
日本の宇宙技術戦略において分野は大きく①宇宙物理②太陽系科学・探査③月面探査・開発等④地球低軌道・国際宇宙探査共通に分かれています。
宇宙物理
ジェームスウェッブ宇宙望遠鏡は別の記事で解説しました。同時に中国でも2024年に宇宙ステーションでの建設が想定されています。そんな中、米国が後続として進めるRoman宇宙望遠鏡など、超大型宇宙望遠鏡プロジェクトが推し進めらようとしています。
日本はそのプロジェクトの中で「宇宙用冷却技術」に勝ち筋を見出し（2段スターリング冷凍機）更なる優位性担保に向けて動いています。すでにJAXAが開発したX線分光撮像衛星（XRISM）では日本の冷却技術が採用されています。なお「軌道上サービス」のセクションにおいて、日本も宇宙設置型光学望遠鏡（SDA衛生）の設置・運用とあったのですが、このSDA衛生は防衛省が国防目的で設置しようとしてる衛生みたいです。あまり宇宙の誕生や他の銀河での生命物を探そう、などそういった目的で設置するわけではなさそうです。
ここでは、冷却技術とジェームスウェッブ宇宙望遠鏡でも活躍している赤外線センサ技術活用に注力するとしています。
ロードマップ
基本的には世界のプロジェクトに乗っかって、貢献しながら観測させてもらおうといった方針です。太陽紫外線観測精度をより高める衛生やビックバン以前の宇宙を探るLiteBIRDはすでに打ち上がって運用されています。
太陽系科学・探査
文字通り太陽系の調査を進めるとし、火星からサンプルを持って帰る技術や火星着陸を成功させることを戦略としています。なお火星着陸に成功しているのは、米国と中国（2021年）のみです。
他にも太陽系を自由に行き来する輸送サービスや探査技術を高めるとしています（つまり全部？）。
月面探査・開発等
月面探査では米国のアルテミス計画に乗っかり補助していきますとしています。日本の宇宙における太陽光発電は先行しているようで、それを活用した太陽電池タワーは強力な戦略されています。
ただしここでの表現は基本的に主体的というよりは、協力を強調しており主導するといった表現はありません。なお月・火星のローバでは、米国、ロシア、中国に実績があり月面基地もこの3カ国が先行しています。ついで欧州、インドです。日本は自国で月までロケットを飛ばす技術がないため戦略的には後回し、ということでしょうか。
飛ばせないけど、着陸・探索技術は頑張るからプロジェクトに参画させてねという感じでしょうか。月を網羅的に探索し、月から火星へ行く足掛かりを見つけることは各国の重要課題なのでそこに貢献しようとしています。
地球低軌道・国際宇宙探査共通
ここは海外で先行している、ISSやその後続宇宙ステーション領域です。日本はISSに「きぼう」モジュールを接続していますが、ISS以降の宇宙ステーションでも中国のように自国で宇宙ステーションを持つという発想はなさそうです。
欧州も同じ動きで、逆に自国で宇宙ステーションを持とうと動いているのは中国、ロシア、インドです。ただ日本は中国の宇宙ステーションで実験に取り組もうとするなど、今後の戦略も宇宙環境利用や実験技術向上に重きを置いています。
宇宙輸送
宇宙旅行.comとしては、この分野にもっとも興味がありました。
この領域は現状SpaceX社の独壇場。3Dプリンターを活用したロケット開発で、米国のRelativity Space社かAmazon傘下(?)のBlue Origin社が次点でしょうか。民間輸送はVirgin Galantic社も期待されていますが、2010年代はロシアの独壇場でした。
日本は有人輸送ではなくまずは衛生打ち上げ、といった感じで分野は大きく①システム技術②構造系技術③推進系技術④その他の基盤技術⑤その他の基盤技術⑥射場・宇宙港技術に分かれています。JAXAはフランス・ドイツ宇宙機関と共同でCALLISTO（カリスト）プロジェクトを立ち上げ、2025年にロケット一段目の再使用を実施予定とのことですが米国依存からの脱却を目指すなら国も民間ももう少しスピードを上げないといけないかもしれません。
個人的には宇宙エレベーターとか出てくるかな？と思いましたが対象外のようでした＞＜
システム技術
2024年3月、インターステラテクノロジー社はエンジン燃焼実験に成功したとありましたが、これはシステム試験・サブシステム試験に該当しそうです。
日本は現在ロケット開発において、大量生産に向いたロケットの開発に注力しています。SpaceX社はすでに大量生産中、型も出来上がっている状態のため大きな遅れをとっていることは否めません。
構造系技術
構造系技術においては、3Dプリンタの活用等が注目されておりいずれも製造コストの低減と打ち上げ能力の向上に期待しているとしています。複合素材成型技術や非加工品分離機構技術など、少しよくわからない技術は割愛しますがいずれにせよ日本のロケットH3は一回の打ち上げで100億円かかると言われているためコスト低減が課題です。
推進系技術
これは主にエンジン開発です。2024年3月には牛糞等を活用した、液化バイオメタン燃料の燃焼実験成功ニュースが流れました。堀江さんのインターステラテクノロジズ社です。
SpaceX社は、巨大なロケットを発射させるために初期作った小さなエンジン33基を組み合わせるなど敢えて大きなエンジン開発に注力しない戦略をとっています。従来は大きなロケットを作るために、大きなエンジンを開発していました。すでに開発してる小さなエンジンを活用することはシステムによる制御が難しく宇宙空間での複雑な制御に向いてない、という概念をソフトウェア技術によって覆したからこそ生まれた新しい発想だと言われています。
打ち上げコスト削減への重要な技術だとされています。
その他の基盤技術
再使用型のロケット開発は、3日に1本打ち上げているSpaceX社が2023年に246回のロケット一段目の再利用に成功するなど米国が大きく進めています。日本も追いつこうと必死に頑張ります、と宣言している形でしょうか。
輸送サービス技術
ロケットは大部分がエンジン・燃料タンクであり荷物が載せられるペイロードと定義される部分は先端のみです。通常ペイロードを大きくするには、ロケット本体を大きくする必要があります。
そんな人や荷物を乗せられる場所、ペイロードの大きさや安全性の開発がこのセクションでは掲載されています。P2P輸送、高速二地点間輸送を実現するための技術、人を運ぶ際の着地の衝撃を和らげる技術等でしょうか。
射場・宇宙港技術
日本には現在6つの宇宙港が存在します。宇宙港の開発は、今国から予算が出ておらずロケットの量産が進んだら本格的に着手するのでしょうか。飛行機の空港以上に高度な安全確保技術が求められます。
ここは国内ロケットの量産化が進み、活用が進んだら活発化すると想定されているのかあまり戦略で触れられてはいませんでした。
この分野の将来イメージは下記のような図とのことです。米国の商業用宇宙港スペースポートアメリカも決してエンタメ施設！って状態にはなってないのでまだまだ道のりは長いかもしれません。（何より、離着陸の危険性を考えると何もないような場所に空港は置かざるをえない。）
いずれにせよ、各国の状況は下記記事にまとめているので興味があればご覧ください。
下記のような将来像を目指して、引き続き民間ロケットと基幹ロケットの開発に注力するようです。
宇宙輸送技術の共通ロードマップ
分野共通技術
ハードウェア、製造プロセス、機会系技術やAI等の解析技術等はここには含まれます。唯一宇宙知識がなくてもイメージしやすい領域です。
ハードウェア技術
文字通り国産の宇宙体制のある部品領域です。
システム開発・製造プロセスの変革
効率化にあたってはすでに市場に出回っている、自動車部品等をいかに宇宙に転用し拡大していくかが鍵になるとしています。それには耐性含め様々な試験テストをクリアしていく必要があります。
機械系技術
飛行機製造の米Boeing社は衛生も製造していますが、1,000を超える部品を3Dプリンターで製造しているそうです。今後人口がどんどん減少するなかで、人を介さない製造ラインの構築は不可欠としています。
ソフトウェア基盤技術
AI・機械開発等を前提とした基盤技術の開発が求められています。
複数宇宙機の高精度強調運用技術
衛生同士がぶつからないよう、宇宙空間における交通整備でしょうか。
宇宙分野共通技術のロードマップ
読んでみての感想
個人的には実行計画が最も気になるので、ロードマップは全て貼り付けました。最初の2つの分野はこまかいのですが、宇宙輸送はざっくりです。また記載された全ての戦略は、2023年~2032年という10年間でロードマップが作成されています。世界がこの10年で一気に頑張るから、日本もこの10年が勝負だ！といった感じなのでしょうか？この10年は世界中で宇宙開発に注目が再度集まるのではないでしょうか、楽しみですね！
追記でロードマップに関しては、中国の宇宙戦略が、2030年、2045年、2060年とあったのでこの記載は少し驚きでした。2032年以降の未来は不透明だとしても、未来の状態がどこにあるのかは知りたいなあ…何かぎゅっと1つのイメージで纏めてくれないかなあ…と思った次第でした。
戦略とはいえかなり網羅的な印象でした。業界の方に「自分含まれてなかった！」という声を聞きたいくらい、今日本が民間企業含め取り組んでいる部分は全て含まれていたのではないかと思います。あえて挙げるなら宇宙ホテルやエレベーターは含まれていませんでした。有人飛行やP2P輸送システムは着陸時の開発に触れていたので、機体はNASAに任せるのでしょうか。
いずれにせよ、大きな一歩であることは間違いないと思うので日本で宇宙産業に関わる皆さんを影ながら応援できると嬉しいです。
この記事は、2024年3月28日に政府が策定した宇宙技術戦略を要約・コメントしています。
記事中に掲載している全ての画像は、下記政府掲載情報からの引用です。
https://www8.cao.go.jp/space/comittee/dai111/gijisidai.html
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