小惑星の資源開発 ～世界の動向～ Development of Asteroid Resources - The Worlds' Trend -
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小惑星の資源開発は、アメリカを中心として、民間企業も動く形で進みつつある。本講演では、アメリカの現在の動きを中心として、最新の状況に触れるとともに、日本としてどう対応すべきかについて述べる。第57回宇宙科学技術連合講演会(2013年10月)発表。 Development of asteroid resources are gaining its worth as several private companies are starting the challenge. In this lecture, the author summarizes most current situation of asteroid mining including NASA's Asteroid Initiative and delivers the opinion on Japanese way to move forward along this movement.
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小惑星の資源開発 ～世界の動向～ Development of Asteroid Resources - The Worlds' Trend -
- 1. Photos: Planetary Resources, Deep Space Industries. For academic use. 小惑星の資源開発 ～世界の動向～ 寺薗 淳也 （会津大学） 大貫 美鈴 （スペースフロンティアファウンデーションジャ パン） terazono@u-aizu.ac.jp http://moonstation.jp/ja/ @terakinizers
- 2. 講演の概要 • はじめに • NASAの小惑星探査計画…小惑星イニシアチブ – 小惑星捕獲・探査計画 – 小惑星グランドチャレンジ • 民間企業による小惑星資源採掘計画 – Planetary Resources社 – Deep Space Industries社 – そのほかの会社 • アメリカにおける小惑星ビジネスの 背景 – アメリカの民間宇宙開発の隆盛 – アメリカの宇宙開発計画の変化 • まとめ…日本としてどう動くべきか Photo: NASA/ACL
- 3. はじめに • ここ数年、アメリカでは小惑星の資源採掘に向けた動き が活発化している。 – 基本的には小惑星だけではなく、月を含めた天体全体に向けた 資源開発ということになるのだが、今回の講演では小惑星に絞 る。 • すでに、小惑星の資源採掘に特化した事業展開を行うベ ンチャー企業が、現時点で2社立ち上がっている。 – このほかにも、参入の意思を示している企業も存在する。 • つまり、小惑星からの資源開発はもはや単なる「夢物 語」ではなく、経済の原則に基づいた現実的な企業活動 に進みつつある。 この講演では、まずこういった小惑星の資源採掘の流れの根底にある NASAの小惑星探査に関する動きについて触れ、その後、小惑星資源採 掘を目指す企業についての詳細を述べる。最後に、今後の展望と、日本 として行うべき方向性についての意見を述べる。
- 4. 小惑星イニシアチブ （Asteroid Initiative) • NASAが今年(2013年)4月に発表した、まったく新しい 小惑星探査計画。 • 探査というよりは、「イニシアチブ」(主導権)という言 葉通り、NASA、さらにはアメリカが小惑星探査におい て世界の主導権をとることを目指す計画である。 • 大きく分けて2つの計画が柱となっている。 – 小惑星を捕獲・移送・探査する計画。 – 小惑星グランドチャレンジと呼ばれる、地球近傍の潜在危険小 惑星を発見・監視する計画。 • 小惑星イニシアチブは、かつて進められていた 「Constellation計画」に代わり、アメリカの宇宙開発に おける究極の目標である有人火星探査に向けた重要なス テップとなるものである。
- 5. 小惑星捕獲探査計画 • 小惑星イニシアチブに登場し、メディアなどで非常に多 く取り上げられた、野心的な小惑星探査計画。 – 一部ではこれのことを小惑星イニシアチブと称することもある ため、狭義の小惑星イニシアチブと考えてもよい。 • 地球近傍小惑星のうち、大きさが数十メートルクラスの 小惑星をターゲットとして選定する。 • この小惑星に向けて無人の探査機を発進させる。探査機 は小惑星を包み込むようにして捕獲、この軌道を変更さ せて、地球近傍(月遷移軌道)に向けて移動させる。 • ここに到達した段階で地球(国際宇宙ステーション)から 有人探査機(Orion)を発進させ、この小惑星に人を送り込 み、有人探査を実施する。
- 6. 現地へ向かう探査船 小惑星の捕獲を目的とした宇宙船は、太陽光を利用した電気推進(SEP: Solar Electric Propulsion)を利用した推進航法をとることで、大幅なエ ネルギーの節約を行うことができる。 Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory
- 7. 小惑星に接近 探査機の先頭には、インフレータブル構造(と推定される)による捕獲装 置が搭載されている。あらかじめ設定された目的の小惑星に接近する と、この装置が開き、小惑星捕獲の体制になる。 Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory
- 8. 捕獲 このインフレータブル状構造の捕獲装置は、目的の小惑星に近づくと ふくれて、全体を包み込むようになる。これによって小惑星全体を包 み込み、軌道を離脱(redirect)させるようになる。 Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory
- 9. 持ち帰り 小惑星を確保した無人探査機はそのまま地球近傍軌道(月遷移軌道)に移 動。一方、宇宙飛行士を乗せたオライオン宇宙船は、月を旋回する形 で小惑星(無人探査機)に近づき、ドッキングする。 Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory
- 10. 探査 こうして地球の近くの軌道上に持ってこられた小惑星に対し、宇宙飛 行士が船外活動で赴き、探査を実施する。このイラストのようにサン プルリターン探査も行えるかも知れない。 Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory
- 11. 小惑星グランドチャレンジ • NASAが2013年6月に発表した、小惑星、とりわけ地球 に危険を及ぼす可能性がある潜在危険小惑星(PHA)に対 するプログラム。 • 惑星探査ではなく、PHAに対する(地上、及び宇宙望遠 鏡からの)監視、同定を主眼とする。 • NASAだけではなく、海外諸国をはじめ、(アメリカ)国 内のアマチュア天文家、産業界などとの連携を図り、ア メリカ全体となってこの計画に取り組もうとしている。 – この「産業界」が、後述する小惑星資源採掘企業などを想定し ていることがポイント。 • 将来的には、PHAの軌道からの遷移なども想定されてい る。 – この技術は、前述の小惑星捕獲・探査計画の技術が利用できる と考えられている。
- 12. 産業界などから広く意見を聞 く • NASAは6月30日、この小惑星グランドチャレンジにつ いて、技術的提案を募集すると発表。 – PHAの発見・監視方法、及び危険な小惑星の捕獲などの技術的 方法について、広く一般、産業界からアイディアを募るための 資料依頼書(RFI)を発出した。 • 7月31日の時点ですでに400に及ぶアイディアが寄せら れた。 • 9月、NASAはこのアイディアの中から96のアイディア を重点的に検討に値するものとして選定。これらのアイ ディアについて、9月30日～10月2日に開催される公開 ワークショップで議論し、実現の可能性について検討す るとしている。 – このようにオープンな形での技術開発の進行は、これまでの NASAの月・惑星探査でも極めて異例で、今回の小惑星グラン
- 13. NASAが構想する 小惑星総合探査スキーム • NASAは(狭義の)小惑星イニシアチブ、小惑星グランド チャレンジのほかにも、すでに2つの無人小惑星探査プ ログラムを抱えている。 – 1つは、2016年打ち上げ予定の無人小惑星探査・サンプルリ ターンプログラム、OSIRIS-REx。 – もう1つはすでに実施されている小惑星探査プログラムDawn。 厳密には「準惑星探査」であるが、小惑星探査として位置づけ られている。 • これらのプログラムも、小惑星イニシアチブの一環とし て再定義される模様である。 NASAとしては、小惑星イニシアチブは、単なる月・惑星探査という 枠組みではなく、将来のNASAの存在位置をも賭けた一大プロジェク トとして捉えているようである。そのため、NASAだけではなく、産 学官すべてを巻き込んで、より大きなプロジェクトとして進めていこ うという意思がみえる。
- 14. 小惑星資源採掘を目指す 民間企業の動き • Planetary Resources (PR) – 現在最も先行している会社 – Eric Andersen氏とPeter Diamandis氏(世界初の純民間宇宙飛行 を実現させた投資家)により設立 – 投資者には、Larry Page氏(Google共同設立者)やRichard Branson, Eric Schmidt氏など。IT系企業人が多い。 • Deep Space Industries (DSI) – Space Frontier Foundationの共同設立者でもあるRick Tumlinson が設立。 – 技術責任者に、アリゾナ大学月惑星研究所名誉教授のJohn Lewis氏が就任している。 – アドバイザーには作家、宇宙飛行士、大学研究者などが名前を 連ねている。
- 15. PR社の小惑星資源採掘への 考え方 基本的に4つの段階を踏んで探査を実施することを考えて いる。 • 第1段階…調査 ARKYDと名付けられた望遠鏡を宇宙に打ち上げ、資源採掘に適し た小惑星を探査する。 • 第2段階…先行探査 Interceptorと名付けられた小型探査機を打ち上げ。複数機による探 査を実施。候補となる小惑星の探査を実施。表層の調査などを行 う。 • 第3段階…本格的な探査 Rendezvouz Prospectorによる小惑星周回探査で、ターゲットとな る小惑星の詳細調査を行う。 • 最終段階…採掘 最終的に採掘対象とする小惑星に赴き、採掘を実施。
- 16. 第1段階…宇宙望遠鏡 ARKYDの想像図(Photo: Planetary Resources) ARKYD宇宙望遠鏡は、世界初の民間宇宙望遠鏡となる予定。 Planetary Resourcesはこの5月にクラウドファンディングの手法で100 万ドルを調達、望遠鏡建設を正式に進めると表明した。
- 18. 最終的な資源掘削へ 小惑星採掘のイメージ (Photo: Planetary Resources) 初期ターゲットとしては有機物・水分などに富む小惑星。水はロケッ ト燃料としても利用可能である。採掘資源は宇宙空間を中心として利 用される予定。ただ、現時点であまり具体的なプランはないようであ る。
- 19. DSI社の探査の特徴 PR社と同様、ステップを踏んで探査を実施する計画であ る。 • 第1段階…Firefly ナノサテライト、あるいはキューブサットと呼ばれる超小型衛星を 用いた探査。複数機を打ち上げ、候補となる小惑星の形状、自転速 度などの調査を行う。 • 第2段階…Dragonfly Fireflyに比べると大型の衛星。この衛星は小惑星を捕獲し、地球近 傍に持ち帰ることを狙っている。持ち帰られたサンプルは研究用に 販売することを考えている。成功すれば初の民間企業による月・惑 星サンプルリターンミッションとなる。 • 第3段階…Harvestor 商業レベルでの小惑星資源採掘。年間数千トンレベルでの資源採掘 を実施する予定。
- 20. 第1段階…Firefly(探査衛星） Fireflyによる探査の想像図(Photo: Deep Space Industries) 小型化と量産化によりコストを抑えた探査機で、複数機で複数の小惑 星を探査。表層の様子や内部構造、自転速度など、必要な調査を実施 する。打ち上げについてもピギーバックを想定し、コストを極力抑え る。早ければ2015年にも打ち上げ予定。
- 21. 第2段階…Dragonfly (詳細探査) 小惑星を捕獲するDragonflyの想像図(Photo: Deep Space Industries) NASAの小惑星イニシアチブと非常に類似した発想を持つ衛星によ り、小惑星を捕獲し、地球へと持ち帰るミッション。小惑星サンプル は研究者などに販売される予定で、価格は1kgあたり100万ドル(約1億 円)と、他のサンプルリターン探査に比べると破格の価格にする予定。 早ければ2016年打ち上げ予定。
- 22. 採掘段階…Harvestor Harvestorによる採掘の想像図(Photo: Deep Space Industries) HarvestorはFalcon 9, Falcon Heavy, Ariane 5, Protonなどで打ち上げら れる予定。年間数千トンレベルの採掘を実施。採掘された資源(水、金 属資源など)は地球上ではなく、宇宙空間(軌道上)で使用されることを 想定している。コストが見合うようになれば、地球へ持ち帰ることも 検討するとしている。
- 23. そのほかの企業 • 民間宇宙輸送企業であるExcalibur Almaz社は、小惑星の 資源採掘計画についても興味を持っている模様。 • EA社は、基本的には地球低軌道輸送サービスを提供す る会社ではあるが、月軌道などへの飛行も計画中。 • その延長線上として、小惑星へのランデブー飛行につい ての計画を立てていることが、7月に発表された資料で 明らかになった。 – 非常に暫定的な資料ではあるのだが、明らかに小惑星への飛行 を念頭に置いている。 – またその目的が資源開発であるということも間違いない。 • 他の宇宙関連企業の中にも、小惑星資源開発を考えてい るところが存在すると推定される。
- 24. 小惑星ムーブメントの背景 …アメリカ宇宙開発の民間シ フト • アメリカは早くから民間企業による宇宙開発を促してき ており、その成果が現在顕著な形で現れている。 – 例えば設立10年以下でロケット、衛星の打ち上げを実施できた SpaceXなどはその好例といえる。 • 一方、(資金がない)ＮＡＳＡとしては、自らの役割を最 先端技術に特化させ、低軌道輸送などに関しては民間に 完全に任せることを狙っている。 – 競争の効果による低コスト化、早期の技術開発を期待。 – NASAは需要の提供や開発資金供給、施設の無償貸与などで便宜 を図る。 • また、こういった宇宙開発に関して、特にIT分野などか ら多額の投資が行われている。 – この傾向は低軌道輸送だけでなく、小惑星資源開発にも及んで いる。
- 25. 小惑星ムーブメントの背景 …アメリカの宇宙探査方針の変 化 • 「地球→月→火星」⇒「地球→小惑星→火星」 – 前者は、ブッシュ(子)政権で提唱されたConstellation計画。 – Constellation計画が費用、時間のオーバーによって中止された 後、オバマ政権が選んだのは、中間地点として(地球近傍)小惑星 を選ぶという選択であった。 – ただ、この(有人)小惑星探査のために使用されるのは、 Constellation時代から受け継いだOrion宇宙船。及び、現在開発 中のSLS (Space Launch System)。 • 民間部門とNASA(官)とが接する地点が小惑星探査 – 小惑星イニシアチブを通じてNASAは民間にアイディアの具体化 を促し、それが実現できれば出資を行う。 – 民間企業はそのアイディアをもとにした衛星の開発を行う。 – これまでの低軌道領域だけではなく、今後は地球近傍の宇宙空 間にこの官民の協力が及ぶ可能性がある。
- 26. 日本の対応…JAXAの対応 • 7月10日、JAXAの奥村直 樹理事長がNASA本部を訪 問、この席で小惑星イニ シアチブへの日本の協力 について話し合ったと、 NASAは報じている。 – 但し、日本側としてこれに どのように応じたのかは不 明。 – 「はやぶさ」をはじめとす る日本の小惑星探査技術に アメリカが強い関心を持っ ているという情報はあり、 そのような面での協力を求 められた可能性がある。 NASA本部で会談するJAXA奥村理事長とNASAボー ルデン長官 (Photo: NASA)
- 27. 宇宙条約の問題 • 宇宙における人類の活動を定めた宇宙条約が、今日のよ うな民間企業の活動に関して対応し切れていない。 – 民間企業による小惑星(天体)からの資源採掘といったことについ ては、条約にも定義されていない。 – 「天体の資源は全人類共通のもの」と定められているが、それ を監視、強制する機関は世界にはまだ存在しない。そもそも宇 宙条約に加盟していない国も存在する。 • 実際問題、どこかが開発を始めてしまったらなし崩し的 になるのではないか、という恐れはある。 – 月の資源に関しても、中国やインドが月探査に熱心なのは、月 表面のヘリウム3の資源採掘が目的だという意見が根強い。 – 十分な国際法・宇宙法整備を待っていると、完全に他の国に先 を越されてしまうという可能性がある。
- 28. 日本が取り残されてしまう可 能性 • 現時点で、アメリカのような官民協力、ないしはベン チャーによる宇宙開発という方式は、日本ではまだまだ 難しい。 – 宇宙ベンチャーの枠組みがそもそも日本では根付いていない。 – 「はやぶさ」のような無人小惑星サンプルリターンと、小惑星 資源採掘の間には大きな差があり、同じ技術をそのまま使用で きるというわけではない。 • 日本の宇宙政策の中でも(小惑星の)資源利用という側面 はほとんど議論されていない。 – 民間重視の話はあっても、それが小惑星資源利用というような 話ではない。まだ「荒唐無稽」という雰囲気があるようだ。 – 「法律が決まるまで動けないから様子見」という考え方も？ このままでは、せっかく小惑星探査で大きなアドバンテージを持って いる日本が、小惑星の資源利用という側面からは他国にあっという間 において行かれてしまう可能性が十分に存在する
- 29. 日本としてどう動くべきなの か • 状況を見つつ、適切なアクションをとる方向を考える。 – 前述の通り、様子を見ているだけではあっという間に先を越さ れてしまう。動きが非常に急であることを考え、随時アクショ ンをとっていく。 – この場合アクションとは、「協力関係の構築」「一部分を含め た形での参加」などである。 • リスクをとる、あるいはリスクを容認することを考慮す べき。 – 小惑星イニシアチブがたとえうまくいかなくなってきたとして も、それに乗っておくというのは将来的な可能性という意味か らも重要。 • 民間ベースでの参加を促していく。 – 非常に動きが速いことを考えると政府機関ではなかなか難し い。
- 30. まとめ… トレンドに取り残されないた めに • アメリカにおける「小惑星へのトレンド」は、単なる一 過性の動きではなく、アメリカ国家・産学官機構全体が その方向に舵を切ったと認識すべき。 – これまでの科学目的の宇宙探査とは根本的に異なる動きが始 まったことを日本も重大に受け止める必要がある。 – スピードが速く、また民間ベースであることから、その動きを 的確にフォローし、追随、先手を打っていく必要がある。 • 日本としてどのような協力関係を持っていくべきかとい う議論をしっかりと始める必要がある。 – JAXA(官)で協力するのか、民間企業ベース(産)で行うのか、あ るいはアカデミックなのか(学)。 – 食い込めるところにはしっかりと食い込む形で、日本のプレゼ ンスを保つ必要がある。