日本の宇宙開発計画

ペンシルロケットの改良版は最終的にサイズが大きくなり、国分寺での実験は危険すぎると判断された。そのため、発射場は秋田県の道川海岸に移された。^{[ 8 ]}ペンシルロケットに続いて、より大型のベビーロケットが開発され、高度6km （3.7マイル）に達した。ベビーロケットの後、さらに2つのロケットプロジェクトが実施された。気球から打ち上げられるロクーン型ロケットと、地上から打ち上げられるロケットである。ロクーンの開発は難しすぎることが判明し、その実験は最終的に中止された。^{[ 3 ] [ 9 ]}地上から打ち上げられるロケットのプロトタイプのいくつかのバージョンの中で、カッパロケットは最も成功したものの1つであり、徐々に高度が高くなった。資金不足のため、ロケットは手作りで、追跡レーダーは手動で操作された。生産は試行錯誤に基づいていた。  

1958年、かっぱ6号ロケットは高度40km （25マイル）に到達し、収集されたデータにより日本は国際地球観測年に参加することができた。1960年には、かっぱ8号ロケットが高度200km （120マイル）を超えた。より大型のロケットの開発には、射程の長い発射場が必要となった。狭い日本海に面した秋田県の旧発射場ではこの目的に不十分と判断され、今度は鹿児島県内之浦に太平洋岸に新たな発射場が作られた。    

1960年代、日本の宇宙研究開発は主に衛星輸送システムに重点が置かれていた。衛星輸送を目的としたカッパロケットの後継機、ラムダロケットの開発計画が立てられた。科学技術庁は、新型ロケットの高高度到達を支援するための技術データ収集に重点を置き、カッパロケットの打ち上げに関する研究を進めた。

1963年、政府は宇宙開発への支出を段階的に増やし始めた。同年、科学技術庁は国立航空研究所（NAL）を国立航空宇宙研究所に再編した。新しいNALは宇宙技術の研究の中心となるはずだった。しかし、NALには航空技術と宇宙技術の両方を同時に開発するのに十分な資源がないことがすぐに明らかになった。その結果、1964年に科学技術庁は分割され、NALは航空技術のみを担当し、新たに設立された宇宙開発推進本部が宇宙技術を担当することになった。^{[ 3 ]}

1964年、糸川英夫の提唱により、東京大学は宇宙科学研究所を設立した。^{[ 10 ]}ラムダロケットの開発はゆっくりと進んだものの、その後数年間で段階的な改良が加えられ、例えば、衛星打ち上げに必要な高度に近づく2,000キロメートル（1,200マイル）の高度に到達できるようになった。しかし、この時期には政治的な問題が開発を遅らせた。例えば、ロケット誘導技術をめぐる論争があり、これは軍事問題であって民生問題ではないと考える人もいた。さらに、ラムダ計画の度重なる失敗により、軌道上で4機のロケットが失われたことで事態は悪化した。^{[ 3 ]}失敗の原因は、残留燃料の急激な燃焼による衝撃で部品が衝突したことだと報告されている。 

日本初の人工衛星打ち上げ成功は、1970年2月11日に無誘導ロケットL-4S第5号による「大隅」の打ち上げによって達成された。 ^{[ 11 ]}「大隅」の打ち上げは、特に高温でも電力を失わない高効率バッテリーの開発において、米国との技術協力の重要な実証となった。^{[ 12 ]}

1969年、宇宙開発推進本部が国家宇宙開発庁として再編され、国際宇宙科学研究所（ISAS）とは別の機関となった。両機関はそれぞれ独自にロケット開発を進めていた。例えば、NASDAは実用的かつ商業的な用途を持つ大型衛星の打ち上げロケットに注力していたのに対し、ISASは小型の科学衛星の打ち上げを専門としていた。

組織再編後、日本は1970年代に、より精密なロケットの開発に着手した。最初のM-4Sロケットは失敗に終わったものの、その後の改良型は3基の衛星を軌道に乗せることに成功し、ミューロケットシリーズの基礎を築いた。その後、ミューロケットはシステムの簡素化のため4段式から3段式に変更され、M-3C型にはさらなる改良が加えられた。すべての段がM-3Sロケットと連携可能となり、この技術によって衛星打ち上げは成功し、毎回より高い高度に到達するようになった。

技術試験衛星丹星をはじめとする多くの科学衛星がこれらのロケットによって打ち上げられた。京光や大空などの大気観測衛星、白鳥やひのとりなどのX線天文衛星もこの時期に活動していた。ISASによるM-3SIIロケットの開発は完了した。このロケットは同種の固体燃料ロケットとしては初のもので、ハレー艦隊の衛星さきがけと翠星を搭載して地球の重力圏を離れた。M-3SIIは、次々と打ち上げられる衛星の技術を確立した。より大型の固体燃料ロケットであるMVロケットは1997年に登場した。ISASは政府に対し、今後10年間でロケットの直径を1.4m以上に拡大することは技術的に不可能であると報告した。これは、NASDAがこのサイズを決定し、国会がさらに制限を課したため、サイズを拡大することが困難になったためである。^{[ 14 ]}

NASDAは当初、「Qロケット」と呼ばれる独自の固体燃料ロケットを開発する計画だった。しかし、実用的で商業的なロケットの必要性が高まったため、日米宇宙協定が締結され、米国から技術が導入された。日本の計画では、米国のデルタロケットの第1段液体燃料エンジンを利用して、第2段の開発段階で液体ロケットにLE-3を搭載する計画が始まった。こうしてNIロケットが開発された。しかし、液体ロケットの軌道ペイロード容量は低く、衛星製造能力も米国ほど強くなかった。そのため、1977年に米国からさらに技術移転が行われ、静止気象衛星ひまわり1号が米国のロケットで打ち上げられた。^{[ 15 ]}その後、衛星さくらとゆりも米国のロケットで打ち上げられた。 NIロケットは製造技術と管理技術から得た技術のみを使用していたが、NASDAは頻繁に記録を残すことで徐々に技術を蓄積し、ひまわり2号以降、日本の衛星生産率は上昇した。

それ以来、より大型の衛星の需要を満たすために、NASDAはNIロケットの後継機であるN-IIロケットの開発を開始した。第2段はノックダウンキットに変更された。約300kgの ひまわり2号を静止軌道に投入することができた。これらのロケットは、米国のデルタロケットのライセンス生産と米国の部品のノックダウン生産を利用していたため、機体自体は高品質であった。しかし、衛星のアポジキックモーターなどの部品が摩耗すると、それらを改良する方法に関する情報を得るのは非常に困難であった。米国から輸入された部品はブラックボックスシステムであり、日本の技術者は検査を許可されていなかった。そのため、日本はロケット全体を独自に開発する必要が生じ、国内開発が始まった。^{[ 3 ]}新たに開発されたHIロケットは、第2段に液体燃料LE-5ロケットエンジンを使用した。 ^{[ 15 ]} LE-5は、高効率の液体水素と酸素推進剤の使用と再点火能力が特徴で、N-II上段よりも優れた性能を持っていた。HIロケットは、500kgを超える物体を 静止軌道に打ち上げることができた。

NASDAが製造したロケットは、多くの商用衛星、急速に増加している通信衛星や放送衛星、気象衛星などの打ち上げに使用された。HIロケットは9基製造され、すべて打ち上げに成功した。これは日本が複数の衛星を同時に打ち上げることに初めて成功した事例である。^{[ 15 ]}

日本は有人宇宙飛行の技術を開発しなかった。当初、毛利衛はNASAと協力して1990年に日本人として初めて宇宙に行く予定だったが、スペースシャトルの事情により、民間人の秋山豊弘がソユーズTM-11で日本人として初めて宇宙に行った。^{[ 16 ]}毛利は最終的に1992年にSTS-47で宇宙に行った。

LE-5ロケットエンジンの開発に成功した後、それまでの日本の技術進歩を考慮し、NASDAは、国内で研究されている新しい宇宙技術を促進するため、国産の液体燃料のみを使用する新しいロケットモデルを開発することを決定した。ロケットの開発は1984年に始まり、結果としてH-IIロケットは完全にゼロから設計された。完全国産の第1段エンジンを目指す過程で、さらなる困難が生じ、最終的に高圧水素と酸素ガスの燃焼で機能する二元推進剤設計のLE-7ロケットエンジンが誕生した。この推進システムに起因する問題には、振動による部品の損傷、使用材料の耐久性への懸念、水素漏れによる爆発などがあり、いずれも解決にかなりの時間を要した。一方、固体推進剤ロケットブースターの開発も、宇宙科学研究所で継続的に研究されてきた固体推進剤ロケット技術を活用して始まった。この新技術を採用した最初のロケットの打ち上げは、10年の開発期間を経て、HIロケットの最後の打ち上げからわずか2年後の1994年に行われる予定だった。2月3日に打ち上げ予定だったが、ロケットフェアリングに取り付けられた空調ダクトが発射台から落下したため、打ち上げは1日延期された。その結果、2月4日に国内初の液体燃料H-IIロケットが打ち上げられた。^{[ 3 ]}

また、1989年には宇宙科学研究所が宇宙探査政策綱領を改訂し、大型ロケットの開発を可能にした。1990年には固体燃料ロケットの本格的な研究が開始され、惑星間探査用のペイロードを運搬できるロケット設計が進められた。この種のロケットのエンジン開発における問題により多くの遅延が生じたが、新型MVロケットは、前型のM-3SII型ロケットの最終飛行から2年後の1997年にようやく完成した。この時点からロケット研究は停滞期に入り、火星探査を目的とした「のぞみ」ミッションの打ち上げは2年間延期された。

日本はこのようにして新型ロケットの開発を進めてきたが、1990年に米国の通商政策「セクション301」が発効し、日本は自国の衛星を国際入札にかけざるを得なくなった。実用的で応用指向のロケットを打ち上げる日本の能力も、主に打ち上げコストが安い米国製ロケットの流入により、いくつかの点で影響を受けた。また、国内で少数の衛星を製造するだけでもコストが高く、西側諸国で大量生産される衛星の低価格に対抗できないため、ひまわり5号の後継機は日本で製造するのではなく、完全に米国から購入せざるを得なかった。^{[ 3 ]}他にも、例えばみどり[ ^{17 ]}のような環境観測衛星や、 HALCAのような天文・実験衛星など、多くの種類の宇宙船^が国内から打ち上げられ、この活動は全体として大きな成功を収めた。しかし、商業衛星の打ち上げが主に海外から行われているため、日本は今日に至るまで、いかなる種類の商業衛星打ち上げの実績も積み上げることができていない。

1990年代後半から2000年代初頭にかけて、新たに開発されたロケットは多くの障害に直面した。H-IIロケットの5回目と8回目の打ち上げは失敗に終わり、MVロケット4回目の打ち上げも失敗に終わった。^{[ 15 ]}また、火星周回軌道への投入に失敗した「のぞみ」探査機も注目すべき事例である。これらの失敗と最近の行政改革を受けて、政府は当時存在した複数の宇宙機関を単一の組織に統合する動議を提出した。その過程で、これらの組織間の協力を強化し、何よりも機能性を重視し、組織構造の効率性を向上させる計画が立てられた。この間、宇宙科学研究所はH-IIロケットの打ち上げ失敗について謝罪し、新しい設計の簡素さに特に重点を置き、ロケットの開発を最初からやり直した。H-IIAと名付けられた新モデルは2001年に打ち上げに成功した。NASDA、NAL、ISASを含む3つの宇宙機関によるこれらの新たな努力にもかかわらず、これらの組織は最終的に統合され、2003年10月1日に正式に設立された今日の宇宙航空研究開発機構（JAXA）となった。^{[ 18 ]}

HOPE（H-2 Orbiting Plane, Experimental）は、H-IIロケットで打ち上げる宇宙機を開発するプログラムでした。^{[ 19 ]} 開発機はHOPE-Xと呼ばれ、飛行試験とシステム検証のための無人システムで、運用型のHOPE機につながるものでした。HOPE機は、日本初の有人宇宙船となる予定で、4人乗り、重量22トン（49,000ポンド）の設計でした。どちらも日本のH-IIロケットで打ち上げられる予定でしたが、より大型の有人バージョンを打ち上げるには性能の向上が必要でした。

1997年、HOPEプロジェクトは国際宇宙ステーションへの打ち上げ用の無人貨物輸送機に縮小され、ほぼ同時期にH-IIロケットも小型のH-IIAに縮小された。HOPE-XはH-IIAロケットで打ち上げられる予定だった。このプロジェクトは2003年に中止された^{[ 19 ]。}模型の空力試験は行われたものの、打ち上げ用の機体が完成する前に中止された。

H -IIAは、信頼性の向上とコストの最小化を目的として大幅に再設計された、以前のH-IIロケットの派生型です。JAXA設立直後の6回目のH-IIA打ち上げは失敗に終わりましたが、その後一連の打ち上げが成功しました。2009年には、H-IIAよりもペイロード容量が大きいように開発されたH-IIBが、H-II輸送機を国際宇宙ステーションに送り届けることに成功しました。^{[ 20 ]} MV固体燃料ロケットよりも小型衛星を容易かつ安価に打ち上げるために、イプシロンと呼ばれる後継機も開発されました。^{[ 21 ]}イプシロンロケットは2013年に最初の打ち上げに成功しました。^{[ 22 ]} 2012年にはH-IIA21ロケットを使用してKOMPSAT-3が初めて商業打ち上げされ、その後日本の宇宙活動は商業活動へと移行しました。

日本国内では多くの人工衛星や衛星打ち上げ用の実験宇宙船が製造されており、この分野で高い技術力が培われてきた。菊8号に使用されたDS2000衛星バスは気象衛星ひまわり7号にも使用され、コスト削減と国産気象衛星の打ち上げ再開を可能にした。安価な特注衛星の展開を目指し、小型科学衛星群の打ち上げ計画も進められている。^{[ 23 ]}

1998年の北朝鮮のミサイル実験後、日本はそれまで行われていなかったミサイル防衛と偵察衛星の打ち上げに宇宙を利用し始めた。日本の宇宙法は2008年に改正され、偵察とミサイル防衛のみを目的とした軍事衛星の配備が認められた。これらの計画のために科学宇宙探査予算の一部が転用され、他の技術に圧力がかかった。^{[ 24 ]}

近年最大の成功は、はやぶさサンプルリターンミッションである。はやぶさは2003年に内之浦宇宙センターからMVロケットで打ち上げられ、2010年に小惑星25143イトカワのサンプルを携えて地球に帰還した。^{[ 25 ]}プローブの展開には問題があったものの、はやぶさは最終的に小惑星から多数のサンプルを採取することに成功した。^{[ 26 ]}これにより、はやぶさは小惑星サンプルリターンミッションの成功例として初めて挙げられるようになった。

あかつき探査機は2010年5月に打ち上げられ、同年12月に日本初の金星探査機となることを目指した。最初の軌道投入は失敗したが、探査機は2回目の試みで2015年12月に成功した。^{[ 27 ]}

2014年6月、文部科学省は火星への宇宙ミッションを検討していると発表した。同省の文書では、無人探査、有人火星ミッション、長期月面居住を、国際協力と支援を求める目標として挙げている。^{[ 28 ]}

2021年12月、岸田文雄首相は宇宙開発戦略に関する政府会議で「2020年代後半に日本人宇宙飛行士による月面着陸を実現することを目指している」と述べた。 ^{[ 29 ]}日本は月探査を推進するためアルテミス計画に参加する。^{[ 29 ]}

2023年3月、H3ロケットの初打ち上げは第2段エンジンの問題により失敗した。^{[ 30 ]}

国内には衛星打ち上げ能力を持つ施設が2か所ある。種子島宇宙センターと内之浦宇宙センターである。種子島宇宙センターからは、かつてNASDAが開発した液体燃料ロケットが打ち上げられ、内之浦宇宙センターは、かつてISASが管理していた固体燃料ロケットの打ち上げ拠点として機能している。

試験ロケットの打ち上げに使用されるその他の施設には、以下のようなものがある。

• 茨城県つくば市にあるつくば宇宙センター
• 角田宇宙センター（宮城県角田市）
• 地球観測センター
• 臼田深宇宙センター
• 秋田ロケット実験場（閉鎖）
• JAXAi（現在はサービス終了）

秋田ロケット試験場は、 1955年から1965年まで東京大学の試験発射施設として使用されていました。その後、国立航空宇宙研究所によって最後に使用され、現在では、その場所を記念する石碑を除いて、施設の痕跡は何も残っていません。

気象ロケット観測所(気象ロケット観測所、気象ロケット観測所)は綾里とも呼ばれ、1970年 4 月の設置から 2001 年 3 月 21 日までの活動期間中に合計 1,119 基のMT-135P ロケットの打ち上げに使用されました。このサイトは現在、大気質の測定に使用されています。

新島試験場（にいじましけんじょう）は、新島南端に位置し、1962年3月に防衛庁技術研究開発研究所によって設立された。科学技術庁は防衛庁から土地と施設を借り受け、1963年から1965年にかけて18回の小型ロケット発射試験を実施した。^{[ 32 ] [ 33 ]}射場が狭いため、大型ロケットの試験には適していなかった。1969年、防衛庁と地元住民は、新設された宇宙開発事業団（NASDA）が新島に独自のロケット試験場を建設する計画に反対した。代わりに種子島宇宙センターが建設された。^{[ 32 ]}

大樹航空宇宙研究場は宇宙航空研究開発機構が所有する施設ですが、民間企業による利用も許可されており、2002年3月から2003年1月にかけて行われたCAMUIロケットの数回の打ち上げ試験がそれを証明しています。^{[ 34 ]}

日本は南極昭和基地も運営している。1970年から1985年の間に、オゾン測定やオーロラ観測などの目的で、54のグループがロケットを打ち上げた。

• 株式会社IHI
• 三菱重工業
• NEC
• 三菱電機
• 川崎重工業