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UAEの進める宇宙開発計画の紹介と日本の戦略

UAE(アブダビ・ドバイ・シャルジャ他4国で構成されるアラブ首長国連邦)という国を御存知だろうか? 日本は石油の多くを海外輸入に頼っており、そのうちの1/4はUAEから輸入されている。そのため、知っている人にとってもただ産油国!としての印象が強いかもしれない。しかしアブダビを除く他6つの首長国では、実はほとんど石油は産出しない。にもかかわらずインスタグラムでも有名な皇太子もいらっしゃるドバイは、世界最高かつ豪華な建造物で知られるブルジュ・ハリファに代表されるように、とても裕福な国家運営に成功している。

ちょっと真面目に統計データを使って定量的に見てみよう。UAE全体の人口は900万人、うちアブダビ196万人、ドバイは244万人。GDPは2,601億ドルと世界第36位。うち産油国アブダビは1,089億ドル、非産油国ドバイは1,100億ドル。「どうせ石油掘って儲かってるんでしょ?」というようなイメージとはかけ離れたUAEの実態が見えてくる。

一方、人口900万人のうちいわゆるエミラティーと呼ばれる部族民はわずか100万人に過ぎず、UAEのGDPのほとんどはこのエミラティーが握っている。その他の800万人はいわゆる海外からの出稼ぎ移民であり収入格差はものすごく大きく分断されている。また建国自体が1971年と非常に若い国であるため、国家としてのアイデンティティや一体感をどのように維持するのか?が最大の懸案事項でもある。そこでUAE連邦政府が打ち出したのが、宇宙へと進出する未来の国家像だ。

地理的な問題もありUAEではロケットの打上げこそやっていないが、これまでもドバイ政府宇宙機関(MBRSC)*1は韓国と協力し、2機の人工衛星(ドバイサット1号・2号)の打上げ・運用に成功している。また昨年は日本のH-IIAロケット40号機を使い、UAE初の完全国産観測衛星ハリーファサット(KhalifaSat)の打上げにも成功した。(図1)

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図1:H-IIAロケットで打上げられたUAE国産衛星ハリーファサット(KhalifaSat)【UAE宇宙庁提供】


近年、UAE連邦政府にも宇宙庁(UAESA)が設立され、建国50周年となる2021年に火星到達を目指し、2020年にはこれまた日本のH-IIAロケットを使った火星周回探査機HOPE *2の打上げに挑戦中だ。(図2)

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図2:2020年打上げ予定のUAE火星周回探査機HOPE【UAE宇宙庁提供】


さらには、建国150周年となる2121年には火星に「基地」ならぬ「都市」を作ることを宣言している(図3)。今、UAEでは国を挙げて、宇宙開発に邁進しているのだ。

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図3:UAE宇宙庁発表の火星都市想像図【UAE宇宙庁提供】


そんなUAEの宇宙開発に対して、日本は既にロケット2機の売り込みに成功しているが、今後もパートナーとして、連携を強めていく計画を進めている。例えばJAXAはUAESAとは機関協力協定を締結しているし、宇宙飛行士でもある若田理事はUAESAの諮問委員も務められている。また私も昨年の春より内閣府 宇宙開発戦略推進事務局が選任した3名の宇宙政策専門委員の一人として活動を行っているが、実はこの専門委員、他の2人は分野担当なのに私だけは特定の国・地域が担当としてUAEとの関係推進を命じられている。我が国の宇宙開発にとって、もちろん従来のアメリカ・ロシア・ヨーロッパ等の宇宙開発先進国との関係も重要だが(これら地域にはJAXAの連絡事務局が既に置かれている)、今後は新たにUAEのような宇宙振興国との連携を進める事が重要課題と考えられている証拠とも言えるだろう。

それでは何故UAEなのか?また何故我が国は、宇宙新興国との連携を深めなければならないのか?実は日本の宇宙開発推進体制や国家方針は、2010年の有識者会議をターニングポイントとして大きく変化を遂げている。この有識者会議の提言書はこれまでの官僚組織の常識を覆し、A4用紙にわずか2枚、本文だけで言えばわずか半枚に、3項目としてまとめられている。用語は多少官僚言葉なので簡易にまとめると以下になる。

我が国は60年におよぶ開発の歴史を無駄にすること無く、今後も宇宙開発を継続して進める。
しかし従来のような国費100%の宇宙開発はもう無理。民需も取り込みすすめる。
その為に政府組織を改革する。

実は改革10年目にしてようやく設置された宇宙政策専門委員のポストは、この(2)を実現するために、海外需要を引き出すために設置されたのである。


世界初の人工衛星打ち上げ(スプートニク1957年)と人類初の有人宇宙飛行(ガガーリン1961年)によって始まった米ソの宇宙開発競争は、1969年の人類初の月面着陸(アポロ11号)によって幕を閉じる。これは丁度その頃始まった米ソの雪解けムード(デタント)の流れに沿った動きが宇宙でもあり、1972年に調印されて1975年に実施されたアメリカのアポロ宇宙船とソ連のソユーズ宇宙船の地球軌道上のドッキング実験とも呼応している。この時代から無理な背伸びをするのでは無く、宇宙を使っていくことに主眼が置かれるようになり、月や惑星では無くまずは地球周回軌道に宇宙開発の重点が置かれてきた。

その成果もあり丁度スペースシャトルが引退する時期(2010年前後)には、アメリカは地球周回軌道程度までは政府が主体となるのでは無く民間に任せる方針を打ち出し、2008年には国際宇宙ステーションへの商業軌道輸送サービスに関する契約をスペースX社およびオービタル・サイエンシズ社と締結、あらたな月・惑星探査計画の開始を宣言した。計画は政権の交代なども経て紆余曲折をたどるが、最終的には月の軌道近くに宇宙基地「deep space gateway」を浮かべて2030年代の火星探査を目指す計画(図4)として発表され、国際的な協力体制が作られつつある。1971年に建国した若い国であるUAEもまた、このアメリカの呼びかけに呼応して火星上に2122年までに都市を造ると宣言していることは前回述べたとおりである。

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図4 NASAが提唱する新しい月・火星探査計画
Credits: NASA's Journey to Mars - Pioneering Next Steps in Space Exploration

本メルマガの発刊にとってはとてもタイムリーなタイミングでNASAが2028年までの月Gateway探査計画のイメージを公開している(図5,6,7)ので合わせて参考にして欲しい。

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図5,6,7 月Gateway探査計画 Credit: NASA

残念ながらまだUAEにはそこまでの詳細計画は無い。前回も公開したような2122年の火星都市のイメージは公開されているが、そこに至るステップに関してはまだまだこれからの状況にある。

一方、我が国は有人打ち上げ能力こそ有していないが、有人宇宙滞在能力に加え、惑星間空間にまで到達する様々な技術を有しており(図8)、今後、UAEに対して技術提案を始めようとしている。

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図8 日本が有する宇宙技術(秋山作成)

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図9 日本がUAEに提案中の火星開発計画(作図協力:SpaceBD)

UAE側の計画では明確に示されてはいないが、火星に都市を造るためにはアメリカの計画との共同歩調を取ることも必要不可欠である。日本側の提案はこれに留意して、図9の最下段にアメリカ側が提示している計画のタイムスケジュールを記述している。アメリカの計画にタイアップする形で日本・UAE連合で何をすべきか?の提案が中段・上段の図になる。

昨今では小型衛星や小型ロケットが「流行」であり、なんでもかんでも超小型で出来てしまうと思ってる人が居るとしたら、それは大きな誤りである。現在、超小型が舞台として取り上げられている地球周回軌道では通信機器―すなわち携帯電話的な役割や、地球観測装置―カメラや温度計や気圧計のような各種センサーが活躍する領域である。携帯電話やカメラの歴史を紐解いてもわかるように、これらの小型化・高性能化は必然であり、その意味ではこれらの衛星も超小型化していくのが当然と言える。しかし、火星に都市を建設する場合、最も重要となるのは「物流」であり「旅客」である。つまりそこで使われるのはトラックでありバスである。

考えてもみて欲しい。トラックやバスは、高機能化(スマート化)することはあっても、小型化するだろうか? UAEが火星を目指すにあたっては、このあたりの輸送系を再検討する必要がある。しかもこの場合の「輸送系」とは、我々が従来考えてきたような地球から宇宙への輸送系(高推力ロケット)ではなく、地球-月間軌道から火星軌道という軌道間輸送能力が必要になる。地球からはH2Bという高推力ロケットで打ち上げられる我が国の「こうのとり」は、宇宙空間で放出され、軌道間輸送船としての能力を発揮するまさにうってつけの基板技術の固まりと言える。これらの技術・ノウハウがUAEが進めようとしている火星開発に貢献することは間違いない。

また当然、これら宇宙開発を主体的に進めるにあたっては、「経験と勘と度胸」に基づいて作られた古代エジプトピラミッド型のプロジェクトマネジメントでは無く、多数他分野の専門家が参加して実現したアポロ型のプロジェクトマネジメントを理解した人材育成も重要となる。日本では長らく小型弾道ロケットや学生衛星などを使ったOJTによる教育が進められている(図10)が、これらもまた、UAEの進める宇宙開発に貢献すると期待される。日本とUAEは、政府間・エージェンシー間・民間同士・大学間で、今後必要となる協力関係をまさに今、構築しつつある。

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図10 学生教育用に打上実験が行われているハイブリッドロケット。数百mから数kmの弾道飛行を行う


UAEでは2021年に火星探査機HOPEを実現、2117年には火星に都市を作る宣言をしていることは前回までにも紹介した通りであるが、UAE国内で「何故火星なのか?」といった疑問も当然のように存在している。実は筆者が数年前に、最初に相談を受けたのもこの点に関してであった。実はこの問題を考えるとき、日本の例が良い参考事例となる。

我が国では小天体探査機「はやぶさ2」がリュウグウへの最初のタッチダウンに成功したばかりであるが、振り返ってみれば初代の小天体探査機「はやぶさ」や月探査機「かぐや」、火星探査機「のぞみ」や金星探査機「あかつき」、古くは彗星探査機「さきがけ」「すいせい」、最近では水星探査機「みお」など、実に多くの「固体」惑星・衛星探査を実現してきた。我が国はこんなに沢山の惑星探査機を輩出している理由の一つが、日本が世界で2番目に多くの隕石を保有している点にある。

隕石(meteorite)とは、惑星間空間に存在する固体物質(meteoroid)が、地球あるいは惑星や衛星表面に落下してきたもので、大気のある天体では大気を通過中に高熱となり光を発する「流れ星」(meteor)となり、最終的に気化せずに残った物をさす。隕石はもちろん、地球上の全ての場所にまんべんなく落ちてくるが、海や湖・沼、あるいは地上の石がごろごろしているような山場等に落ちた場合は発見するのが難しい。隕石には「見つかりやすい」場所が存在している(表1)。

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(出典:Meteoritical Bulletin Database https://www.lpi.usra.edu/meteor)

一番隕石が発見されている南極においては、雪原の上で隕石が発見されやすいからだけでは無く、南極大陸中央から押し出された氷床によって運ばれた隕石が山の麓に集積するメカニズムを世界に先駆けて発見したのが日本の越冬隊だった。1969年にまず最初の隕石(9個)が発見され、1973年にも12個が発見される(それまでに南極で発見されていた隕石はわずか6個)。そして1974年から1975年もはなんと、一気に663個もの隕石を発見して日本に持ち帰っている。「近づいて確かめてみると、皆「隕石」であった。ここに来るまで隕石も何個か拾えるのではないかと期待する気持ちもあった。ところが、裸氷のルート上を走っただけで10数個の隕石を発見してしまった。裸氷上の“黒い物”の全部が隕石、これはただ事ではない。」(出典:矢内桂三)

放射性同位体を使った測定により隕石の多くは太陽系が出来たおよそ45億年前の物質だと判明し、太陽系の成り立ちや惑星・衛星形成時の多くの情報を秘めており、「直接の証拠」を有する日本は欧米の惑星科学に負けずとも劣らない高度な学問的成果を発展させることに成功した。1985年に太陽系形成モデルとして提案された「林モデル」では、現在の太陽系惑星の軌道や質量から原始太陽系円盤の構造を推定し、円盤ガスの中で惑星形成が進むことを解き明かしたが、日本の隕石研究はこの林モデルの発展にも大きく寄与している。そして2014年。大型ミリ波サブミリ波干渉計を使った国際天文施設アルマ望遠鏡は、まさに我々と同じような惑星系がおうし座HL星の周囲で誕生しつつある姿(図11)の撮影に成功したが、それはまさに30年前に提唱されたモデルそのままの姿であり、惑星科学者を狂乱させるに十分な出来事だった。日本の惑星科学会の金字塔といえる成果である。隕石を有する国が月惑星探査を征する。

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図11 アルマ望遠鏡が観測したおうし座HL星の周囲の塵の円盤(左)と、太陽系の大きさ(右)を比較した図。(Credit: ALMA ESO/NAOJ/NRAO)


さて、表1に戻ってみて欲しい。世界で2番目に隕石が発見されているオマーンはUAEの隣国で有り、総面積は309千平方キロメートルと、UAEの83千平方キロメートルに比べると3倍近い。しかし実は砂漠面積だけを見ると、山がちなオマーンよりもUAEのほうが広いぐらいである。オマーンはプレートテクトニクスの研究の面からも重要な地域であるため、古くから地質学者 / 鉱物学者が海外より調査に来ており、そのためこれだけ多くの隕石が見つかったのだと考えられている(実はオマーン国内には隕石はほとんど残っていない。ほぼ全て、国外に持ち出されてしまっている)。

しかしUAEでは過去にもそのような探査は行われたことが無く、現時点でわずか35個しか隕石が見つかっていない。これはオマーンの4千個を超える隕石発見数に比べるとあまりにも少ない。単純に国土面積比だ開け考えても、UAEでは1000個以上の隕石が発見されてもおかしくない。しかも、オマーンでは既に17個の火星隕石が発見されていることを考えると、UAEには数個の火星隕石があってもおかしくない。日本の例を見てもわかるように、これだけの数の隕石を所有する国で惑星科学が発達するのは当然の流れといえるのではないか?

UAEでは現在、我々のこの提案に基づき大規模な隕石探査プロジェクトがシャルジャ大学を中心に始まろうとしている。 また3月には、UAEで2年に1度開催されるGlobal Space Congressにて、日本政府(内閣府)・JAXA・民間企業の連携ブースを出展する。その中の目玉企画の一つが、火星での宇宙エレベータ計画(図12)である。

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図12 火星に建設される宇宙エレベータ想像図 (Credit: Space Elevator Visualization Group / JSEA)


地球では難しい(そもそも静止軌道まで3万6千kmと遠く、使用出来る素材がまだ開発出来ていない / 宇宙エレベータと衛星の共存は難しい / 宇宙エレベータの権益(宇宙への唯一の渡航手段)をどの国が有するのかという国際政治上の問題)とされている宇宙エレベータも、火星では比較的容易(静止軌道までの距離が1万7千kmと近く現在でも技術的に建設できる可能性がある / 火星周回衛星はほとんど存在しない / 火星上に主権国家は存在しない・火星に到達した国も少ない)に建設できる可能性がある。 

また火星表面は気圧が極めて低いため、まったく風が吹かないか、あるいはずっと強風が吹き続けるか極端となるため、風力発電には適さない。また風が吹き始めると砂嵐が発生し、なかなか収束しない。昨年も火星全土を覆う砂嵐が長時間続き、太陽光発電で動作していた火星探査機オポチュニティーが活動を終了せざる得なくなったことは記憶に新しい。このように太陽発電にもあまり適さない。そのため、地球ではコストがかかりすぎて不可能と思われていた太陽発電衛星が俄然注目を集めることとなる。

これらを総合的に考えると、次のような未来像が見えてくる。 まずは月軌道上空に製造工場を作り、物資は地球よりも遥かに重力が小さい月からマスドライバー(リニアモーターカーのような加速装置が付いた貨物の噴出器)を使って地球・月惑星間空間に搬送。様々な機器や太陽発電衛星を製造し、火星軌道上に展開。火星周回軌道をベースとして様々な準備を行った後にようやく、宇宙エレベータを使って安全に火星表面に次々と人や物資が送り込まれる。地球では宇宙に行く手段として宇宙エレベータは考えられてきたが、火星ではまずは宇宙から降下するために使われる事になるだろう。

これはまだ日本がUAEに提案する一つのアイデアに過ぎないが、日本政府は内閣府に専門委員を置くぐらい、宇宙開発分野におけるUAEとの協力体制を重視している。今後の日本政府(内閣府)/JAXA / 民間企業協力によるUAEとの火星探査・開発計画に、大いに期待していただきたい。



*1…ドバイ政府宇宙機関MBRSC(Mohammed bin Rashid Space Centre)は2006年に先端科学技術研究所EIAST(The Emirates Institution for Advanced Science and Technology)として設立されたドバイ政府宇宙開発機関で2015年に名称をMBRSCに変更。
https://mbrsc.ae/en

*2…2020年に打上げが予定されているUAEの火星探査機のプロジェクト「エミレーツ・マーズ・ミッション(Emirates Mars Mission:EMM)」で開発中の火星周回探査機HOPEは、UAEにとって初の惑星探査機である。主に火星の大気に重点を置いた観測を行う。
http://emiratesmarsmission.ae/mars-probe


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秋山演亮

和歌山大学・教授 / 千葉工業大学惑星探査研究センター・首席研究員 / 内閣府宇宙開発戦略推進事務局・宇宙政策委員会専門委員

1969年西宮生まれ。1994年京都大学農学部林産工学科を卒業後、西松建設(株)に勤務。「はやぶさ」や「かぐや」探査計画に参加、宇宙開発事業団客員研究員・宇宙科学研究所共同研究員を務める。2002年社会人として東京大学にて理学博士を取得。秋田大学・PDエアロスペース(株)を経て現職。2010年には内閣官房「今後の宇宙政策の在り方に関する有識者会議」委員を務め、現在の我が国の宇宙開発政策・体制変更に係わる。2016年より千葉工大とクロスアポイントメント、2018年より日本政府の対UAE宇宙政策担当専門委員も併任。

和歌山大学
http://www.wakayama-u.ac.jp/ifes/
千葉工業大学
http://www.perc.it-chiba.ac.jp/

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