日本の宇宙開発

日本の宇宙開発（にほんのうちゅうかいはつ）は日本での宇宙開発について述べる。

日本の宇宙開発は1950年代の半ばに糸川英夫が大学の研究班で始めた。30cmほどの小型ロケットから始まった研究であったが徐々に大型化し、衛星を打ち上げる研究を行うようになった。衛星を打ち上げるようなレベルに到達した頃、国も宇宙開発専門の機関を設置した。以来これら二つの宇宙開発機関が独自にロケットの開発を行ってきた。1990年にスーパー301条で商用衛星が競争入札になり、1990年代末から2000年代の初めに幾つかの失敗を経験した後、初めて統一された宇宙機関である宇宙航空研究開発機構が設置された。

他国の発展方法と違い、小型のロケットが徐々に拡大した点や、大学が国より早く開発を始めた点など開発の経緯が変わっている。現在は、機関の統一による予算削減や厳しい緊縮財政の中で開発を行っている。

歴史

黎明期

日本の宇宙開発の黎明は東京大学教授であった糸川英夫によってはじめられた。第二次世界大戦後、日本は航空機の技術開発を禁じられ、第二次大戦中の航空技術者たちは多くが職を失っていたが、サンフランシスコ平和条約締結後、再度航空技術の開発が出来るようになった。糸川は東京大学生産技術研究所に航空技術の研究班を設置し、1955年4月には国分寺市で長さ23cmのペンシルロケットの水平発射実験をおこなった。これが日本の最初のロケット実験とされている。このロケットは当初はロケット航空機の開発と関連したものであり、宇宙開発とはかかわりを持って考えられていなかったが、国際地球観測年の会議をきっかけに地球観測のためにロケットを打ち上げることになり、宇宙開発にかかわっていくことになる。

初期

ロケット発祥の地の碑

糸川はロケット開発において大きなものを小さくして実用化した米ソとは対照的に小さなロケットを大きくする計画と立てた。ペンシルロケットは当初水平発射を行っていたが、徐々に大型化すると、都市近郊での実験は危険になったため、秋田県の道川海岸へ移動し、打ち上げの実験をすることになったペンシルロケットの後、一回り大きいベビーロケットを開発し、高度6kmまでとどくようになった。この後、気球からの発射を行うロックーンの計画と地上から打ち上げる計画が同時に行われたが、ロックーンは開発に難航し廃れていった。地上発射型のロケットではカッパロケットが徐々に到達高度を伸ばし、このロケットは気象観測などにも使われ、1958年には国際地球観測年に情報を提供した。ロケットの開発は当初秋田で行われていたが、飛距離の問題などからロケットの打ち上げ場所を太平洋に開いた内之浦に移動し、以前より大型のロケットの実験を行うようになった。

人工衛星

1960年代にはこれまでに採取されていた情報から『人工衛星計画試案』が立てられた。これに伴ってカッパロケットの後継となったラムダロケットの開発が始まり、打ち上げに関する技術情報は小型のカッパロケットから取りつつ、より高高度への打ち上げを行うためにロケットの研究が行われた。1964年、科学技術庁は「宇宙開発推進本部」を設置し、国も宇宙開発に徐々に力を入れ始めた。東京大学では宇宙航空研究所が設立された。当時、ロケット開発において誘導制御が軍事技術になると日本社会党に指摘されたため、日本最初の人工衛星は無誘導での軌道投入を目指した。ロケットが遠くに飛ぶようになると近海で漁を行っていた漁業関係者との間で論争が起こり、一時停滞し、またラムダロケットによる軌道投入も続けて失敗したが、これらによって得られた情報でさらにロケットを改良した。

おおすみ

1970年2月11日、全段無誘導のラムダロケットL-4Sの5号機によって日本発の人工衛星おおすみの打ち上げに成功した。日の丸の小旗をもって待機していた町の人々は打ち上げ成功の喜びに沸いた。おおすみの信号は追跡に協力したアメリカによっても捕らえられたが、電池が高温で電力を失い、翌日までにはおおすみからの信号を捕らえられなくなった。おおすみ自身は宇宙航空研究開発機構が設立される直前まで宇宙を飛び続けた。

成功と発展

1970年代に入るとより精度の高いロケットの開発が始められた。おおすみを打ち上げたL-4Sの技術を元にミューロケットの初期型であるM-4Sロケットが開発された。1号機は失敗したものの、その後は3機続けて人工衛星の軌道投入に成功し、ミューロケットの土台となった。この後、システムを簡易化するためにミューロケットは4段から3段へと変更を行い、誘導制御とロケットの強化を行ったM3-C型に改良した。M3-C型は4台打ち上げられ1台は失敗したものの3機の軌道投入に成功した。さらにM3-Cの一段目を長くして推力を挙げたM3-H型で3機、全段が誘導可能になったM3-S型で4機の衛星の打ち上げを連続して成功させた。徐々に軌道投入が正確になり、高いところへの投入が可能になって行った。

これらのロケットによって技術試験衛星たんせいなど多くの科学衛星が打ち上げられ、衛星に対する情報と技術が蓄えられていった。また、きょっこうやおおぞらのような大気観測衛星、はくちょうやひのとりのようなX線天文衛星が活躍した。1977年には米国製の気象衛星ひまわりをアメリカのロケットで打ち上げたが、2号機以降は国産化率を高めていった。一方で宇宙科学研究所のロケットの開発はM-3SIIロケットでひと段落を終えた。このロケットは全段固体燃料のロケットとしては初めて、衛星を地球の重力圏から離れるまで持っていき、さきがけとすいせいをハレー艦隊に参加させた。M-3SIIロケットは確立した技術として続々と衛星を打ち上げていった。

これより大型の固体ロケットは1997年のM-Vの登場まで待つことになった。宇宙科学研究所は政府に対して今後10年程度は技術的にロケットの直径を1.4m以上に大型化できないだろうと言う予測を報告し、この大きさ以上は国会が制限をかけたため、大型化が困難になったのである。

一方で科学技術庁も商用ロケットの開発のために特殊法人宇宙開発事業団を立ち上げ、商用ロケットの実用化を急ぐため米国からの技術供与を受け、N-Iロケットを打ち上げた。このロケットはこれまで日本で独自に開発されてきたものと違い、一部が液体燃料であり、これに連なるロケット群も液体燃料を利用することになった。宇宙航空研究所の宇宙開発は科学技術の要素が高く、宇宙開発事業団は商用ロケットや商用衛星の開発に力を入れた。文部省の所管であった宇宙航空研究所と科学技術庁の所管であった宇宙開発事業団はこの後綱引きを行いながら宇宙開発を進めていく。

日本は有人宇宙飛行のための開発を行っておらず、NASAの協力で毛利衛が日本人としてはじめて宇宙に行く予定であったが、シャトルの事故によって、1990年に民間人であった秋山豊寛が日本人として最初に宇宙に行くことになった。また、彼は民間人として始めて宇宙に行った人間にもなった。

失敗と機関統合

M-Vロケットの打ち上げリハーサル

宇宙開発事業団は大型化する衛星の要求を満たすためにN-Iロケットの後継であるN-IIロケットの開発を始め、このロケットで300kgちかいひまわり2号を軌道投入することに成功した。さらに大型のH-Iロケットも開発された。これらのロケットはアメリカのデルタロケットのライセンス生産であり、H-Iは2段目のみが自国開発であった。これらのロケットの発射と運用によって技術を蓄えた後、日本国内での技術が進捗したことや、国内で技術をさらに進めるために純国産の液体燃料ロケットを開発することになった。開発は1984年から始められ、10年後の1994年に完全国産の液体ロケット、H-IIロケットの一号機が打ち上げられた。

一方、宇宙科学研究所は1989年の宇宙開発政策大綱の変換でより大型のロケットの開発が可能になり、固体燃料ロケットで惑星探査が出来るロケットの開発を1990年から始め、1997年にM-Vロケットが完成した。

しかし、1990年（平成2年）に米国貿易政策「スーパー301条」が適用され、日本が国内で使用する商用衛星も国際競争入札にしなければならなくなった。これによって少数生産で高コストの国産衛星は、大量生産で低価格の欧米の商用衛星に敵わず、ひまわり5号の後継機は米国製の完成品購入になった。また、商用衛星の打ち上げに関しても、日本より安価に打ち上げることの出来る海外のロケットを使用する例が増えた。みどりのような環境観測のための衛星や、はるかのような天文衛星など科学衛星や実験衛星は日本のロケットで打ち上げられることがほとんどであり、これらの衛星は大きな成果を上げた。しかし、商用衛星の打ち上げが海外に流れたことは現在に至るまでロケットの商用打ち上げの実績を積むことができない理由にもなっている。

また、1990年代後半から2000年代初めにかけてはロケットで躓くことになった。H-IIロケットの5号機と8号機が連続で打ち上げに失敗し、M-Vロケット4号機も打ち上げに失敗。火星探査機のぞみは軌道投入に失敗した。これらの失敗と折からの行政改革の動きが重なり、宇宙機関の統合が政府で提案されるようになった。宇宙開発組織の間の連携を強化し組織を改革しスリム化する計画が立てられ、2003年10月1日に宇宙科学研究所、宇宙開発事業団、航空宇宙技術研究所が統合され、宇宙航空研究開発機構が発足した。宇宙機関統合後初の打ち上げとなったH-IIAロケット6号機は打ち上げに失敗したが、以降のロケットの打ち上げは成功している。

現在

宇宙開発事業団はH-IIロケットの打ち上げ失敗から再設計と簡素化を行いH-IIAロケットが開発した。このロケットは統合直後の打ち上げで失敗したものの、2010年9月までに18大中17台と多くの打ち上げを成功させている。さらに国際宇宙ステーションへの補給機を送るためにペイロードの大きいH-IIBロケットも開発され、現在は安価でより簡単に衛星の打ち上げを行うためにM-Vロケットの後継となる新しい固体燃料ロケット、イプシロンロケットも開発中である。これらの開発で日本は再び商用打ち上げの可能性を追いかけている。

国内で打ち上げる人工衛星の多くが科学衛星や実験衛星になったため、この分野の技術力が強いものとなっていった。気象衛星のひまわり7号はきく8号に使用された衛星バスを使用することによってコストを下げることができ、再び国産で気象衛星を打ち上げることができるようになった。小型科学衛星を多く打ち上げる計画も立ち上げられており、この計画では安価で迅速な開発を可能とするために、基礎部分をある程度共有するセミオーダーメード型の衛星を目指している。

一方で、1998年の北朝鮮のミサイル実験以降、過去にはまったく行われてこなかった情報収集衛星の打ち上げなどが行われるようになり、2008年には宇宙基本法を成立させ、防衛目的に限り宇宙の軍事利用が行われるようになった。とはいえ日本が現在この分野で行っているのは偵察衛星とミサイル防衛のみである。これらの計画に宇宙開発の予算のうち科学分野の予算が流用されて、他の技術開発を圧迫している。宇宙機関統合のあおりを受け予算が縮減された上、近年は国の予算内で福祉目的予算が急増し、他分野の予算を圧縮しており、宇宙予算も減少傾向にある。また、旧組織の派閥がJAXA内の予算配分に影響を与えている様子もある。これらは日本の宇宙開発の歩みを鈍らせる一因になっている。

近年で最大の成功ははやぶさの帰還と言える。工学実験を主目的に作られたはやぶさは2003年に宇宙科学研究所からM-Vロケットで打ち上げられ小惑星イトカワを探査した後2010年に地球に帰還した。イトカワへの着陸時に着陸時にトラブルがあったため、小惑星の試料を採取できていない可能性が高いとされていたが、帰還させたカプセルの中に小惑星の試料が入っており、これによってはやぶさは世界で初めて月以外の天体から資料を持ち帰った人工衛星になった。

年表

日本の宇宙開発沿革

年月	出来事
1955年4月	糸川英夫らがペンシルロケットを使った日本初のロケット実験に成功
1969年10月	科学技術庁が宇宙開発事業団を設立、種子島宇宙センターを開設
1970年2月	日本初の人工衛星「おおすみ」を打ち上げ。世界で四番目の人工衛星打ち上げ国となる
1977年7月	「ひまわり」を打ち上げ。
1990年12月	秋山豊寛が日本人初の宇宙飛行
1992年9月	毛利衛がスペースシャトル搭乗員として日本人初の宇宙飛行
1994年2月	純国産液体ロケットH-IIロケットの運用開始
2003年10月	宇宙開発事業団、宇宙科学研究所、航空宇宙科学研究所が統合し宇宙航空研究開発機構が発足
2007年9月	かぐや打ち上げ
2009年3月	若田光一が日本人初の長期宇宙滞在開始
2009年7月	国際宇宙ステーションに「きぼう」が完成
2009年9月	宇宙ステーション補給機の打ち上げに成功
2010年6月	「はやぶさ」が地球に帰還、小惑星の砂の採取に成功

組織

日本の宇宙開発は東京大学生産技術研究所の一研究班として始まっており、その元を辿れば戦前に航空機開発を行っていた東京大学第二工学部を基にしている。この研究班は1964年に東京大学宇宙航空研究所として独立した。1963年には国が航空宇宙技術研究所を立ち上げ、これに伴って航空技術は航空宇宙技術研究所が行うことになった。1969年に宇宙開発事業団が立ち上げられ、技術輸出の問題から宇宙航空研究所の研究開発は科学分野に特化していった。その後1981年には宇宙航空研究所が改組され、国立の宇宙科学研究所となった。1990年代から2000年代初頭にかけて行われた政府機構の整理と行政改革の機運に、ロケット発射の失敗が重なり、各組織の連携強化が必要とされてこれら機関が統一され、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が立ち上げられた。現在、日本の宇宙開発はJAXAが一手に担っている。

宇宙観測の分野では独立行政法人自然科学研究機構国立天文台などと共同でプロジェクトを行っている。

施設

• 内之浦宇宙空間観測所
• 種子島宇宙センター
• 筑波宇宙センター
• 角田宇宙センター
• 地球観測センター
• 臼田宇宙空間観測所

かつて存在した施設

• 秋田ロケット実験場
• JAXAi

関連企業

• IHIエアロスペース
• 三菱重工業
• 日本電気
• 三菱電機

目標

日本は「安全で豊かな社会」を実現するために積極的に宇宙航空技術を利用したいとしている。 JAXAの長期ビジョンによると

• 自然災害、環境問題に役立つシステムの構築
• 惑星、小惑星探査の高度化と月利用のための技術研究
• 安定的輸送のための信頼性の向上、有人宇宙活動関連の研究
• 宇宙産業の基幹産業化

などが盛り込まれている。

開発の指向性

日本を代表するロケットH-IIA

日本のロケットは平和利用の目標のため完全に軍事技術と切り離されて発展した。このため、衛星の多くが科学目的か商業的目的を持ったものである。初期は観測衛星が多かったが、徐々に通信衛星や惑星探査機などが増えてきている。1994年まで軍事技術につながるとされる再突入は控えられていた。2008年には宇宙基本法を成立させ、防衛目的の情報収集衛星を限定的に打ち上げるようになった。

科学目的が第一義だったために商業的には高コストであり、また、円高の傾向や国内の人件費の高さなどから打ち上げのための費用は高いとされる。これらの条件から商業打ち上げに関しては先進的とはいえない。H-IIAも増産に至るような大型衛星の打ち上げは受注が出来ていない。しかしながら、予算の低さなどから低コスト化はいたるところで行われており、H-IIAはH-IIに比べ打ち上げコストを下げるように努力が払われており、打ち上げ費用はH-IIでは190億円程度だったものがH-IIAでは120億円～80億円程度に低下している。現在、ペイロードでは劣るものの、より低価格で打ち上げが可能なイプシロンロケットが開発中であり、打ち上げ費用は40億円未満に設定し計画している。

開発の傾向的には開発費が少ないため他国に比べ試験機が少なく、一つの衛星で多くの実験を行っている。また、壊れても次々と打ち上げられる状況ではないため、一つ一つの衛星に力を注いでおり、失敗しても他の用途に利用できる場合は利用し使っている。

ロケット

ロケット開発は固体ロケットを多く打ち上げており、小型の試験ロケットや観測ロケットも含めれば日本のロケットの多くが固体ロケットといえる。一方液体ロケットは大型ロケットに利用されておりH-IIAやH-IIBなど主力大型ロケットに利用されており、これらのブースターに固体ロケットを使用している。現在も小型の固体ロケットの開発に挑んでいる。

観測ロケット用の小型ロケットでは再使用ロケットを利用する案が出ている。

衛星

気象衛星ひまわりは非常に有名である。当時の日本のロケットは可載量が低かったためひまわり1号は1977年にアメリカのデルタロケットによって打ち上げられた。以来小修正と機能の高度化を進めながら5号機までが打ち上げられた。地球大気観測計画（GARP）の一環として計画されたもので、西太平洋から東アジアにかけてを観測しており、観測データを各国に提供している。この後MTSATの系列である気象観測衛星が打ち上げられることになった。従来型とは違うため新名称も公募され「みらい」という名前になったがこの衛星は打ち上げに失敗した。これによってひまわり5号は老朽化したため米国のGOES-9が一時代替として使用された。2005年2月26日にはふたたびMTSATを打ち上げ、これに成功した。この衛星はひまわり6号と命名された。さらに7号を打ち上げており、現在は7号が観測を行っている。これらの気象衛星は現在にいたるまでひまわりの愛称で親しまれている。2014年、2016年には8号機、9号機を打ち上げる予定である。。

近年では遠隔操作による惑星探査に重点がおかれている。2010年にははやぶさの帰還が話題となった。はやぶさは小惑星のかけらのサンプルリターンに成功し、国民の目を惑星探査に向けることになった。

X線での天文学を行っていた学者たちによって打ち上げが祈念されたX線天文衛星は一度目は打ち上げに失敗したが、再び打ち上げられはくちょうと名づけられた。この衛星が中性子星などの観測で多くの発見を生んで以降X線天文衛星は途絶えることのないように打ち上げられている。太陽観測衛星や電波衛星も打ち上げられている。また、地上の天文台や他国の天文衛星などと協力している。

でんぱを初めとする地球観測衛星はきょっこうやじきけんなどの地磁気観測につながり、大気観測にもつながっていった。一方で地上を観測するための衛星も気象衛星と同じく発展していった。現在ではだいちが陸域観測以外にも災害監視に役立っているほかいぶきが二酸化炭素測定に利用されている。

放送衛星は多くが海外製であり海外のロケットで打ち上げた物を利用している。日本は通信衛星の開発においてきずなを開発し、高速インターネット通信などの研究を行っている。2010年には東京小笠原間で遠隔医療に利用する実証実験を行った。 。

準天頂衛星みちびきは2010年9月11日に打ち上げられ、衛星測位システムの構築を目指しており、政府は7機体制を目指すとしている 。

有人宇宙飛行

日本は独自では有人打ち上げを行っておらず、他国の有人打ち上げに参加して運んでもらうことが一般的である。国際宇宙ステーション計画では実験棟きぼうを製作しており、日本人が宇宙に滞在することは稀なことではなくなっている。

日本は2020年までに独自で有人宇宙飛行を行いたいとしている。宇宙ステーション補給機などの技術を応用すれば有人宇宙飛行を達成することは不可能ではないとされる。しかしながら、確実な安全性を求められること、威信のためになどという予算的、政治的な余裕がないこと、現状での宇宙へ人間を輸送する必要性の少なさなどから、計画はあっても優先順位は低くなっている。

計画

→「PLANET計画」を参照

• イプシロンロケット

M-Vロケットの後継機計画。より簡易に低コストで打ち上げのできるロケットを目指している。2013年打ち上げ予定。

• はやぶさ2

はやぶさの後継機計画。予算問題から存続が危ぶまれていたものの、はやぶさの成功によって予算が付く可能性は高まった。イトカワはS型小惑星であったが、次回はC型小惑星を目指す予定。また、さらに改良したはやぶさMk2も計画されている。

• SELENE-2

かぐやの後継機計画。早ければ2014年頃の予定。月面に着陸船を降下させ、無人探査機を走行させる計画。成功すればさらに2018年頃に月からのサンプルリターンを目指している。

• ベピ・コロンボ

欧州宇宙機関と共同で行っている水星探査計画。水星周回軌道へ投入しての探査を目標としている。

• ASTRO-G

はるかに継ぐ2台目の電波天文衛星。国立天文台と共同で開発しており、銀河中心の撮像などを目指す。

• ASTRO-H

外国との協力で打ち上げる予定の新型X線天文衛星。遠宇宙の観測などを目標にしている。

• ALOS-2

だいち2号とも呼ばれている。地域環境の観測などのほか災害情報の把握に使われる。2013年打ち上げ予定

国際協力

HTVには多くの荷物が載せられる

日本の宇宙開発における国際協力のはじまりは国際地球観測年の活動から始まっている 。それ以降も科学衛星や天文衛星の情報を互いに共有することによって発見を行ってきた。

現在は国際宇宙ステーション計画に参加し、きぼうとよばれる独自の実験棟があり、宇宙ステーションへ物資を運ぶための宇宙ステーション補給機（HTV）を生産している 。また、欧州宇宙機関との協力で宇宙探査を行う計画が見られる。Aquaはアメリカ、日本、ブラジルが共同で運用している。

予算問題

→「宇宙航空研究開発機構 § 予算規模から見る比較」も参照

日本の宇宙機構（JAXA）の年間予算は1800億円、人員は1500人とアメリカ航空宇宙局（NASA）の10分の1の規模に過ぎず、無駄に試験機を飛ばすことも失敗も許されない。

関連項目

• 宇宙開発競争

外部リンク

• 日本の宇宙開発の歴史 ISAS