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| 宇宙開発 | |
 日本のロケットH-IIAの打ち上げ | |
| 初飛行 | 1955年4月12日（ペンシルロケット） |
|---|---|
| 成功例 | 60 |
| 失敗 | 2 |
| 部分的な失敗 | 1 |
日本の宇宙開発計画は、1950年代半ばに東京大学の糸川英夫率いる研究グループによって始まりました。生産されるロケットの大きさは、プロジェクト開始時の30センチメートル（12インチ）未満から、1960年代半ばには15メートル（49フィート）を超えるまで徐々に大きくなりました。当初の研究プロジェクトの目的は、人工衛星を打ち上げることでした。
1960年代までには、宇宙科学研究所（ISAS）と宇宙開発事業団（NASDA）の2つの組織が独自のロケットを開発していた。1990年代と2000年代に多くの失敗を経験した後、ISASとNASDAは、日本航空宇宙技術研究所（NAL）とともに、2003年に統合宇宙航空研究開発機構（JAXA）を設立した。近年、日本の宇宙政策は、日米同盟と激化する大国間の競争によって形作られてきた。[1]
歴史
第二次世界大戦後、日本は米軍占領下にあり、航空機の開発が禁止されたため、多くの航空技術者が職を失った。しかし、 1951年のサンフランシスコ平和条約により状況は一変し、航空技術の発展が再び認められた。 [2] [3]その後、東京大学の糸川英夫教授は、同大学生産技術研究所に航空研究グループを設立した。同グループは、1955年4月12日に東京都国分寺市でペンシルロケットの水平打ち上げに成功した。このロケットは、長さ23cm、直径1.8cmであった。[4] [5]
ペンシルロケットは日本における最初の実験であった。当初は宇宙探査ではなくロケット推進航空機の開発に重点が置かれていた。しかし、日本が国際地球観測年に参加したことを受けて、ロケットプロジェクトの焦点は宇宙工学へと移った。[6]
初期の開発
ペンシルロケットは試行錯誤の末に大型化し、国分寺市内での実験は危険すぎると判断された。そのため、発射場は秋田県道川海岸に移された。[7]ペンシルロケットに続いて、高度6kmに到達した大型のベビーロケットが開発された。ベビーロケットの後、気球から打ち上げるロックーン型ロケットと地上発射ロケットの2つのロケットプロジェクトが行われた。ロックーンの開発は困難すぎることが判明し、その実験は最終的に中止された。[2] [8]地上発射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、徐々により高い高度に到達した。資金が不十分だったため、ロケットは手作りで、追跡レーダーは手動で操作された。生産は試行錯誤に頼っていた。
1958年、カッパ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ました。1960年、カッパ8号ロケットは高度200km（120マイル）を超えました。より大きなロケットの開発には、長い射程距離を持つ発射場が必要でした。狭い日本海に面した秋田県の古い発射場はこの目的には不十分であると判断され、今度は鹿児島県の内之浦に太平洋沿岸の新しい発射場が作られました。
おおすみの打ち上げ
1960年代、日本の宇宙研究開発は主に衛星打ち上げシステムに重点が置かれていた。衛星打ち上げ用にカッパロケットの後継機、ラムダロケットを開発する暫定計画が立てられた。その後、科学技術庁はカッパロケットの打ち上げ研究を、新型ロケットがより高い高度に到達できるようにするための技術情報の収集に集中させた。
1963年、政府は宇宙開発への支出を徐々に増やし始めた。同年、科学技術庁は航空技術研究所を航空宇宙技術研究所に再編した。新しい航空技術研究所は宇宙技術の研究の中心となるはずだった。しかし、航空技術と宇宙技術の両方を同時に開発するには、航空技術研究所には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、航空技術のみを扱う航空技術研究所と、宇宙技術を扱う新設の宇宙開発推進本部が設立された。[2]
1964年、糸川英夫の勧めで東京大学は宇宙科学研究所を設立した。[9]ラムダロケットの開発はゆっくりと進んだが、その後数年間で高度2,000キロメートル（1,200マイル）に到達できるようになり、衛星打ち上げに必要な高度に近づくなど、徐々に改良が行われた。しかし、この頃は政治的な問題で開発が遅れていた。例えば、ロケット誘導技術をめぐる論争があり、これは民間の問題ではなく軍事問題だと考える人もいた。ラムダ計画が失敗し続け、軌道上でロケット4機が失われたことで状況はさらに悪化した。[2]伝えられるところによると、この失敗は（残留燃料の突然の燃焼による）衝撃で部品が衝突したことが原因だった。
日本が初めて衛星を打ち上げたのは1970年2月11日、無誘導L-4Sロケット5号機による「おおすみ」の打ち上げであった。 [10]「おおすみ」の打ち上げは、特に高温でも電力を失わない高効率電池の開発において、米国との技術協力の重要な実証となった。[11]
開発の成功
1969年、宇宙開発推進本部は宇宙科学研究所から独立した宇宙開発事業団に改組されました。各事業団はそれぞれ独自にロケットの開発を行っていました。例えば、NASDAは実用的・商業的な用途を持つ大型衛星を打ち上げるロケットに注力し、一方、宇宙科学研究所は小型の科学衛星を打ち上げていました。
宇宙機関の再編後、日本は1970年代にさらに精密なロケットの開発に着手した。最初のM-4Sロケットは失敗したが、次のバージョンは軌道上で成功し、3機の衛星機が最終的にMuロケットファミリーの基礎となった。その後、Muロケットはシステムを簡素化するために4段から3段に変更され、M-3Cに改良が加えられた。すべての段がM-3Sロケットで動作可能となり、この技術により、毎回より高い高度に到達しながら、一連の衛星の軌道上打ち上げに成功した。
これらのロケットにより、技術試験衛星「たんせい」をはじめ、多くの科学衛星が打ち上げられた。また、「きょうこう」「おおぞら」などの大気観測衛星、「はくちょう」「ひのとり」などのX線天文衛星も活躍していた。宇宙科学研究所のM-3SIIロケット開発は完成に至った。同ロケットは固体燃料ロケットとしては世界初であり、ハレー艦隊の衛星「さきがけ」「すいせい」を乗せて地球の重力圏を離脱した。M-3SIIは、その後次々と打ち上げられる衛星の技術を確立した。 1997年には、より大型の固体燃料ロケット「MVロケット」が登場した。宇宙科学研究所は、今後10年間でロケットの直径を1.4m以上に大型化することは技術的に不可能であると政府に報告した。これは、NASDAがこのサイズを決定し、さらに国会[要説明]でさらに制限が課され、大型化が困難だったためである。[13]
NASDAは当初、固体燃料ロケット「Qロケット」を自前で開発する計画だったが、実用化・商用化が急務となり、日米宇宙協定が締結され、米国から技術が導入された。米国製デルタロケットの第1段液体燃料エンジンを活用し、第2段階の液体ロケット開発でLE-3を搭載する計画がスタート。NIロケットが開発されたが、液体ロケットの軌道積載量が低く、衛星製造能力も米国ほどではなかった。そのため、1977年に米国からさらなる技術移転が行われ、静止気象衛星 ひまわり1号が米国製ロケットで打ち上げられた。[14]その後、さくら、ゆりも米国製ロケットで打ち上げられた。 NIロケットでは製造技術や管理手法のみで培った技術が活用されましたが、記録をこまめに残すことでNASDAは徐々に技術を蓄積し、ひまわり2号以降は日本の衛星生産率も向上しました。
その後、宇宙開発事業団は、衛星の大型化の要求に応えるため、NIロケットの後継機となる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方式に変更。300kg近いひまわり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や米国製部品のノックダウン生産を活用したため、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した場合、改良方法に関する情報の入手が非常に困難であった。米国から輸入し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されなかった。そのため、ロケット全体を日本が独自に開発する必要が生じ、国産開発が開始された。[2]新たに開発されたHIロケットは、第2段に液体燃料のLE-5ロケットエンジンを採用した。[14] LE-5は、高効率の液体水素と酸素の推進剤を使用し、再点火能力を備えているのが特徴で、N-II上段ロケットよりも高性能であった。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、急増した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機製造され、すべて打ち上げに成功した。日本が複数の衛星を同時に打ち上げたのはこれが初めてであった。[14]
日本は有人宇宙飛行の技術を開発していなかった。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、民間人の秋山豊寛がソユーズTM-11に乗って宇宙に行った最初の日本人となった。[15]毛利は最終的に1992年に STS-47で飛行した。
大型ロケットとそれに伴う課題
LE-5ロケットエンジンの開発に成功した後、NASDAはそれまでの日本の技術進歩を考慮し、国内で研究されていた新しい宇宙技術を育成するため、国産液体燃料のみを使用する新型ロケットの開発を決定しました。ロケットの開発は1984年に開始され、その結果生まれたH-IIロケットは完全にゼロから設計されました。最終的に、高圧水素と酸素ガスを燃焼させる二液式LE - 7ロケットエンジンにつながる第1段エンジンの完全国産化を目指す中で、さらなる困難が生じました。この推進システムによってもたらされた問題には、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、解決にはかなりの時間を要しました。一方、宇宙科学研究所で研究が進められていた固体ロケット技術を生かし、固体燃料ロケットブースターの開発も始まった。この新技術を採用した最初のロケットの打ち上げは、10年の開発期間を経た1994年、 H-IIロケットの最後の打ち上げからわずか2年後のことである。2月3日に予定されていた打ち上げは、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1日延期され、結果として2月4日に国産初の液体燃料H-IIロケットの打ち上げとなった。[2]
また、1989年に宇宙科学研究所は宇宙開発政策大綱を改定し、大型ロケットの開発が可能となり、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ぶことができるロケットの設計が進められました。このタイプのロケット用のエンジン開発の問題により多くの遅延が発生したにもかかわらず、新しいMVロケットは、従来のM-3SIIモデルの最終飛行から2年後の1997年にようやく完成しました。この時点からロケット研究の停滞期が始まり、火星調査を目的としたミッションであるのぞみの打ち上げが2年間延期されました。
日本はこのようなやり方で新型ロケットの開発を進めたが、1990年に米国の通商政策「301条」が発効し、日本は国産衛星を国際入札にかけることを余儀なくされた。実用的で応用志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の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、国産衛星を数機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低価格の衛星と競争することができなかったため、ひまわり5号の後継機は日本製ではなく、完全に米国から購入しなければならなくなった。[2]国内からは、環境観測衛星「みどり」 [16]や天文・実験用衛星「はるか」など、他の多くの種類の宇宙船も打ち上げられ、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は海外からの打ち上げが主流であったため、日本ではこれまで商業衛星の打ち上げ実績を積むことができていない。
1990年代後半から2000年代前半にかけて、新開発のロケットには多くの困難が待ち受けていた。H-IIロケットの5号機と8号機はいずれも打ち上げに失敗し、MVロケット4号機も打ち上げに失敗した。[14]また、火星周回軌道に投入できなかった探査機「のぞみ」の失敗も特筆すべき事態であった。これらの失敗と近年の行政改革を受けて、政府は当時の複数の宇宙機関を一つの組織に統合する動議を提出した。その過程で、各機関間の連携を強化し、何よりも機能性を重視し、組織体制の効率性を向上させる計画が打ち上げられた。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、新しい設計のシンプルさに特に重点を置き、ロケットの開発を一からやり直すことになった。H-IIAと名付けられた新しいモデルは、2001年に打ち上げに成功しました。NASDA、NAL、ISASの3つの宇宙機関によるこれらの新しい取り組みにもかかわらず、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現在の宇宙航空研究開発機構（JAXA）になりました。[17]
HOPEプロジェクト
HOPE（H-2軌道上実験機）は、 H-IIロケットで打ち上げられるスペースプレーンを開発するプログラムでした。[18]開発中の機体は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、運用可能なHOPE機につながるものでした。HOPE機は、4人乗りで22トン（49,000ポンド）の設計で、日本初の有人宇宙船となるはずでした。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計画は縮小され、国際宇宙ステーションへの打ち上げ用の無人貨物機に縮小された。これはH-IIロケットがより小型のH-IIAロケットに縮小されたのとほぼ同時期である。HOPE-XはH-IIAロケットで打ち上げられる予定だった。この計画は2003年に中止されたが、[18]模型の空力試験は行われたものの、打ち上げ用のロケットが完成する前に中止された。
21世紀
H -IIAは、従来のH-IIロケットの派生型で、信頼性の向上とコストの最小化を目指して大幅に再設計された。JAXA発足直後の6回目のH-IIA打ち上げは失敗したが、その後は連続して打ち上げに成功した。2009年には、H-IIAよりもさらに大容量のペイロードを持つように開発されたH-IIBロケットが、国際宇宙ステーションへの機材・物資の輸送に成功した。[19] 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、後継のイプシロンロケットも開発された。[20]そして、イプシロンロケットは2013年に初打ち上げに成功した。 [21]こうした日本の取り組みは、再打ち上げ事業の可能性を追求している。
日本はこれまで多くの衛星や衛星打ち上げ実験機を国内で製作しており、この分野での技術力は高い。きく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、コスト削減に成功し、再び国産気象衛星の打ち上げが可能となった。安価な特注衛星の展開を目指し、小型科学衛星ロットの打ち上げも計画されている。[22]
1998年の北朝鮮のミサイル実験以前には、偵察衛星は打ち上げられていなかった。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許可された。予算の一部は科学宇宙探査予算からこれらの計画に流用され、他の技術に圧力をかけている。[23]
近年の最大の成功は、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年に内之浦宇宙空間観測所からMVロケットで打ち上げられ、2010年に25143イトカワのサンプルを持って地球に帰還した。[24]探査機の展開には問題があったが、はやぶさは最終的に小惑星からいくつかのサンプルを採取することに成功した。[25]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として初めて成功した。
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、2015年12月に2度目の試みで成功した。[26]
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、国際協力と支援を求める目標として無人探査、有人火星ミッション、月面長期居住が示された。[27]
2021年12月、岸田文雄首相は政府の宇宙開発戦略会議で「2020年代後半に日本人宇宙飛行士による月面着陸の実現を目指す」と述べた。 [28]日本は月探査を進めるためアルテミス計画に参加する予定である。[28]
2023年2月、JAXAはロケットの速度低下により打ち上げ直後にロケットを破壊せざるを得なかった。H3ロケットの打ち上げは、ロケットブースターの故障により以前から延期されていた。[29]
組織
日本の宇宙開発は、東京大学生産技術研究所の研究グループとして始まりました。同研究所は、第二次世界大戦前に航空機開発に注力していた同大学の第二工学部を起源としています。 1963年には航空機技術のさらなる開発を目的として航空宇宙技術研究所（NAL）が発足し、1964年には東京の研究グループは東京航空宇宙研究所として独立し、大学内の独立した部門となりました。1969年には宇宙開発事業団（NASDA）が設立され、同時に航空宇宙技術研究所は技術輸出を目的とした科学研究に特化し始めました。1981年にはNALが再編され、宇宙科学研究所（ISAS）となりました。
1990年代から2000年代初頭にかけての政府改革や行政改革の勢いに加え、日本のロケットの打ち上げ失敗が相次いだことから、さまざまな宇宙機関間の連携強化の必要性が高まり、これらの機関を宇宙航空研究開発機構（JAXA）の下に統合することとなった。[17] [30]現在、JAXAは文部科学省（MEXT）の一部として運営されており、日本の宇宙開発の主たる責任機関となっている。
ロケット射程
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国内には、衛星を打ち上げる能力を持つ施設が種子島宇宙センターと内之浦宇宙空間観測所の2つある。種子島からは、かつて宇宙開発事業団が開発した液体燃料ロケットが打ち上げられ、内之浦宇宙空間観測所は、かつて宇宙科学研究所が管理していた固体燃料ロケットの打ち上げ場となっている。
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ものがあります。
秋田ロケット実験場は、 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。この場所は航空宇宙技術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 月の設立から 21 年までの活動期間中に合計 1,119 機のMT-135P ロケットの打ち上げに使用されました。 2001 年 3 月。このサイトは現在、大気質の測定に使用されています。
新島試験場は新島の南端に位置し、 1962年3月に防衛庁技術研究所によって開設された。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年の間に18回の小型ロケット打ち上げ試験を実施した。[31] [32] 試験場が狭いため、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。[31]
大樹航空宇宙実験場は宇宙航空研究開発機構が所有する施設であるが、2002年3月から2003年1月にかけてCAMUIロケットの打ち上げ試験が数回実施されるなど、民間企業による利用も認められている。[33]
日本は南極昭和基地も運営しており、1970年から1985年にかけて54のグループがオゾン測定やオーロラ観測 などの目的でロケットを打ち上げた。
関係企業
平和的発展
日本の宇宙計画は軍事技術とはまったく別の平和目的のために開発されてきた。したがって、計画の目的は一般に商業的または科学的である。[要出典]
JAXAの長期ビジョンによれば、航空宇宙技術は以下のようなことに利用される予定です。
- 環境問題のサポートシステムとしての自然災害
- 惑星科学、小惑星探査の推進のための技術研究
- 安定した輸送、関連研究、有人宇宙活動の信頼性の向上
- 主要産業[34]
参照
- 日本人宇宙飛行士一覧
- の宇宙船一覧
参考文献
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