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

Photos: Planetary Resources, Deep Space Industries. For academic use.

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

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。

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。

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。

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

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

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

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

探査

Photo: NASA/Advanced Concepts Laboratory

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。

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。

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ドチャレンジがこれまでのNASAの探査プロジェクトと根本的

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。

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。

PR社の小惑星資源採掘への考え方

• 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。

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…宇宙望遠鏡

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。

ARKYDの想像図(Photo: Planetary Resources)

第2段階…小惑星探査機

複数機からなるInterceptorは、望遠鏡により有望と考えられる小惑星に送り込まれ、基礎的探査を実施する。小型衛星で作られる予定。

Interceptorの想像図(Photo: Planetary Resources)

最終的な資源掘削へ

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。

小惑星採掘のイメージ (Photo: Planetary Resources)

DSI社の探査の特徴

• 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…DragonflyFirefly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。

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(探査衛星）

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。

Fireflyによる探査の想像図(Photo: Deep Space Industries)

第2段階…Dragonfly (詳細探査)

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。

小惑星を捕獲するDragonflyの想像図(Photo: Deep Space Industries)

採掘段階…Harvestor

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。

Harvestorによる採掘の想像図(Photo: Deep Space Industries)

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。

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。

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。

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)

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。

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

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。

– 本来であればベンチャーだが、日本でその枠組みが使えないのであれば、大企業がバックの小さな民間企業、あるいはNPOな

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。