探査等

⽉⾯の⽔資源探査技術（センシング技術）の開発・実証

背景・目的

2019年10月、我が国は米国提案によるアルテミス計画に参画することを決定しました。本計画は、月での持続的な活動を目指す等の点で従来の宇宙科学・探査とは全く性格が異なるものであり、今後、月や火星までの領域が人類の活動範囲となっていくことを踏まえ、将来の経済活動や外交・安全保障を含めた幅広な観点から取り組んでいく必要があります。こうした状況の下、月面というフロンティアにおいて我が国が国際的な競争力を有し持続的な経済活動を目指すことは極めて重要です。月面活動においては人類の生命維持やロケット、工場等の燃料として水資源の活用が期待されており、月面の水資源探査は極めて重要な役割を果たすと考えられます。

我が国では、これまでミリ波やテラヘルツ波の受動観測による広域探査において国際的な実績を有しています。地球リモートセンシングでは、2002年からの実績を持つAMSR（Advanced Microwave Scanning Radiometer）シリーズがあり、AMSR-Eではミリ波（6.9GHz～89GHz）を用いて氷面積分布や土壌水分含有量等を推定しています。テラヘルツ波に関しては、2009年に国際宇宙ステーション（ISS）に搭載された超伝導サブミリ波サウンダ（JEM/SMILES）があり、0.65THz帯を用いて成層圏オゾン層破壊物質等の測定を高感度に実施しました。

月面水資源の広域探査の有効な手法のひとつに、現在、宇宙開発利用加速化戦略プログラム（スターダストプログラム）において研究開発が進められているテラヘルツ波を用いた月周回軌道衛星による受動リモートセンシングがあります。テラヘルツ波は氷や水に敏感な周波数帯であり、高い検出感度を有しており、また、ミリ波と比較してセンサの小型軽量化が可能であるため、超小型衛星への搭載が実現可能であり、加えて、小アンテナ口径で高水平分解能を持つ広域探査の実現が期待されます。

本テーマでは、テラヘルツ波を活用した水資源探査技術を活用し、これまでの技術開発成果等を統合した衛星を開発し、周回軌道・観測することにより、広域での月面の水資源の実態を把握することを目指します。

【参考】関連する宇宙基本計画や宇宙技術戦略の抜粋
宇宙基本計画（令和５年６月13日　閣議決定）
１．宇宙政策をめぐる環境認識
（４）月以遠の深宇宙を含めた宇宙探査活動の活発化
【月面探査】
(b) 月面における持続的な有人活動

アルテミス計画の進展に伴い、まずは 2020 年代から科学探査活動の一環として資源探査が行われ、水資源を含め月面における資源の存在状況を把握し、将来の活用の可能性を明らかにする。これを踏まえつつ、月面での有人活動を持続的に行っていくため、民間の参画も得ながら、無人建設等の新技術を開発・活用して電力・通信・測位システムや食料供給システムなどの技術実証と整備を段階的に行っていく。さらに、将来的には、月面が段階的に人類の生活圏となり、新たな経済・社会活動が生み出され、月面宇宙旅行なども期待される。また、アルテミス計画を始めとした各国が実施する月面プログラムを通じて、民間事業者が地上技術を発展させて宇宙転用することを含め、新たな産業の創出を目指す。これによって、月面経済圏として発展していく可能性がある。

月面の水資源について一定量の存在が確認されれば、生活用水や、電気分解による呼吸用酸素、燃料の調達がその場で可能となり、持続的な有人活動に貢献し、月以遠の深宇宙探査が効率的になる可能性がある。また、シリコンや、鉄・アルミを始めとする金属資源の存在も確認されており、火星等の他天体へ行くための資機材工場となる可能性もある。

宇宙技術戦略（令和６年３月28日　宇宙政策委員会）
３．宇宙科学・探査
Ⅲ.　月面探査・開発等
（２）環境認識と技術戦略
⑥月資源開発技術
ii. 技術開発の重要性と進め方

水資源探査を効果的・効率的に進めるため、地下浅部の広域探査を可能とする月周回資源探査技術として、衛星搭載用多周波数チャンネルテラヘルツ波センサの開発に取り組むことが重要である。月周回資源探査技術には、軽量な多チャンネルテラヘルツセンサ技術、軌道上で衛星とセンサを統一的に制御する衛星デジタル処理技術、並びに、それらの統合開発を含む。