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第3部   科学技術の振興に関して講じた施策
第2章  科学技術の重点化戦略
第2節  国家的・社会的課題に対応した研究開発の重点化
8.  フロンティア分野


 フロンティア分野は第2期科学技術基本計画において,国の存在にとって基盤的であり,国として取り組むことが不可欠な領域とされている。平成13年9月に策定された分野別推進戦略では,以下のように重点領域・項目を定めた。

1)安全の確保

{1}衛星による情報収集技術(輸送能力を含む。)
{2}高度な測位及び探査技術

2)世界市場の開拓を目指せる技術革新

{1}輸送系の低コスト・高信頼性化技術
{2}衛星系の次世代化技術
{3}海洋資源利用のための技術

3)人類の知的創造への国際貢献と国際的地位の確保

{1}国民,特に次世代が夢と希望と誇りを抱ける国際プロジェクト
{2}地球環境情報の世界ネットワーク構築


(1) 宇宙開発

 宇宙開発は,宇宙の起源,地球の諸現象等に関する普遍的な知識・知見の獲得等を通じて「人類共通の知的資産の蓄積」を目指すとともに,通信・放送,天気予報,地球環境・災害監視等の宇宙利用の拡大による「社会経済基盤の拡充」,様々な分野の新技術や新たな付加価値を持つ産業の創出につながる「先端技術の開拓」に貢献するものとして,極めて重要なものである。

 我が国は,昭和45年(1970年)に人工衛星「おおすみ」の打上げに成功して以来,民間衛星も含め,平成13年(2001年)12月末までに85個の人工衛星を打ち上げており,米国,旧ソ連に次ぐ世界第3の人工衛星打上げ国となっている。今後の我が国の主な人工衛星の打上げ計画は 第3-2-15表 に示すとおりである。

第3-2-15表 我が国の主な人工衛星等の打上げ計画

 我が国の宇宙開発は,宇宙開発委員会が定めた宇宙開発政策大綱及びそれに沿って具体的内容を定めた宇宙開発計画に従い,宇宙開発事業団,宇宙科学研究所を中心とする関係各機関の協力の下に,総合的かつ計画的に推進されてきた。

 平成13年1月の中央省庁等再編により,これまで総理府の下に置かれていた宇宙開発委員会は,文部科学省の下に設置されることとなり,現在は,宇宙開発事業団の業務運営の基準に関する審議等を行っている。

 一方で,日本の代表的な宇宙開発機関であるいわゆる宇宙3機関(宇宙科学研究所,航空宇宙技術研究所及び宇宙開発事業団)では,平成13年度から,それぞれの機関の代表により構成される「運営本部」を設置し,その下で宇宙開発の信頼性を確保するために極めて重要なロケットエンジン技術,信頼性向上技術等の基盤的な技術についての研究開発を重点的に進めるほか,人材交流等についても推進してきた。平成13年8月には,これら宇宙3機関を統合する方針が決定されたことから,文部科学省は宇宙3機関統合準備会議を設置し,統合後の新機関の役割等の在り方についての審議を行っている。

(地球観測・地球科学)

  第3部第2章第2節3. 環境分野において記したもののほか,平成7年3月に打ち上げた静止気象衛星「ひまわり5号」を運用中であり,その後継の気象ミッション機能と航空管制業務のための機能を持つ運輸多目的衛星(MTSAT)新1号については,平成15年度夏にH-IIAロケットにより打上げ予定である。

(宇宙科学・月探査)

 宇宙科学の分野においては,宇宙科学研究所が中心となり,全国の大学等の研究者の参加の下に,科学衛星を打ち上げており,近年においては,火星大気の構造及び運動並びに太陽風との相互作用の研究を目的とする第18号科学衛星(PLANET-B)「のぞみ」を打上げた。「のぞみ」は,平成15年末〜16年初頭にかけての火星軌道投入に向けて,現在火星遷移軌道上を航行中である。また,月内部の構造及び熱的構造の解明を目的とする第17号科学衛星(LUNER-A),小惑星等から岩石のサンプルを採取し,地球に持ち帰るミッションの工学的実験を行う第20号科学衛星(MUSES-C),宇宙初期の原始銀河等の解明のための長波長電磁波(遠赤外線)による観測を行う第21号科学衛星(ASTRO-F),太陽活動の成因と太陽活動の要因を解明するため,太陽表面の微細磁場構造とその運動を観測する第22号科学衛星(SOLAR-B)の開発等も引き続き進めている。

 なお,X線天文観測の分野においては,平成12年2月のΜ-Vロケット4号機の打上げ失敗により,軌道投入を行うことができなかった第19号科学衛星(ASTRO-E)に代わるものとして,第23号科学衛星(ASTRO-EII)の開発を平成13年度から行っている。

 また,月探査については,月の起源と進化の解明及び将来の宇宙活動に不可欠な月の利用可能性の調査のためのデータを月全域について取得するとともに,月軟着陸技術の研究に資するデータを取得することを目的とする月周回衛星(SELENE)の開発を宇宙開発事業団,宇宙科学研究所の共同研究として進めている。

(通信・放送・測位等)

 超高速インターネット・大容量データ通信を可能とする衛星通信の技術を確立するとともに,これを利用した新たな利用実験を官民共同で実施し,我が国におけるIT革命の進展を図ることを目的として,総務省と連携し,超高速インターネット衛星(WINDS)の開発研究を平成13年度から進めている。また,都市や谷間における衛星通信を容易とする準天頂衛星通信システムの研究も進めている。

(宇宙環境利用の促進)

 宇宙環境は,微小重力,高真空等の地上では得がたい特徴を有している。宇宙環境を利用し,広範な分野にわたる研究や実験,観測等を進め,{1}新たな現象の発見・解明等科学技術の新展開をもたらす,{2}重力等地球環境と生命との関係を問い直し生命の可能性を探求する,{3}新素材や医薬品の創製,新たな生産技術や医療法の開発,地球環境保全につながる技術を獲得するなど,社会の発展や生活の向上に寄与する研究開発が一層推進されることが期待される。

 宇宙開発事業団では,国際宇宙ステーションの日本の実験棟(JEM)「きぼう」の船内実験室の共通実験装置,船外プラットフォームの実験装置の開発を進める一方,各種公募等による研究活動を推進している。宇宙環境を利用する準備段階としての地上研究公募を平成9年から行い,13年度には合計82テーマが選定されている。また,民間企業の宇宙環境利用の促進を目的とした先導的応用化研究を平成11年より開始している。さらに,日本は国際宇宙ステーション参加各機関の実験装置を相互利用する国際公募にも参加しており,平成13年度には,ライフサイエンス分野及び微小重力科学分野で,海外テーマへの共同参加テーマを含め新たに14テーマが搭載候補として選定された。

 平成13年(2001年)には,日本が開発した実験装置を使った実験が国際宇宙ステーション内で開始された。また,3月より11月まで米国実験棟において中性子計測実験が行われ,その実験データは他の参加国に提供されるとともに,宇宙飛行士の健康管理のための放射線被ばく管理技術の向上に利用されている。さらに,8月にはロシアのサービスモジュールで,宇宙用材料の耐環境試験や,高精細度カメラを使っての医学実験・広報実験などが開始されている。そのほか,同年6月,11月に,国際宇宙ステーション滞在中の宇宙飛行士と全国の生徒・学生が交信する教育イベントを実施した。

 また,民間企業による利用を促進するに当たり,国際宇宙ステーションを利用した宇宙ビジネスのパイロットプロジェクトを立ち上げた。将来想定される一般利用の形態の調査を進めるなど,利用の多様化を積極的に図っている。

 一方,宇宙開発委員会利用部会では,国際宇宙ステーション等による宇宙環境利用,人工衛星による地球観測に加え,新たな分野での宇宙利用の発掘・具体化,他の宇宙開発機関・他国との協力などの宇宙利用の推進方策を調査審議している。

 経済産業省においては,宇宙環境の産業利用促進を図ることを目的として,次世代型無人宇宙実験システム(USERS( 注1 ))の構築及びUSERSに搭載する超伝導材料実験装置の開発を進めている。

 また,我が国産業が得意とする民生技術の商業用人工衛星生産プロセス等への広範な採用を図るとともに,設計,調達,製造等の合理化を可能とするため,宇宙機器等に転用可能な民生部品等のデータベース,民生技術の宇宙機器等への転用に際してのガイドライン等の知的基盤を整備するための宇宙実証衛星(SERVIS( 注2 ))の開発を進めている。

国際宇宙ステーション(完成イメージ)


■注1 USERS:Unmanned Space Experiment Recovery System


■注2 SERVIS:Space Environment Reliability Verification Integrated System

(人工衛星の基盤技術)

{1}技術試験衛星(ETS( 注1 ))

 国際宇宙ステーションあるいは将来型人工衛星への物質の輸送及び軌道上作業等,21世紀初頭の宇宙活動に対応するために必須の技術の確立を目指し,これら将来の人工衛星に必要となる共通技術の開発を行う衛星として,技術試験衛星「きく」が開発されている。現在,大型衛星バス技術,大型展開アンテナ技術,移動体衛星通信システム技術,移動体マルチメディア衛星放送システム技術及び高精度時刻基準装置を用いた測位等にかかわる基盤技術の開発並びにそれらの実験・実証を行うことを目的とする技術試験衛星VIII型(ETS-VIII)の開発を総務省と連携して進めている。

{2}ミッション実証衛星(MDS( 注2 ))

 宇宙開発をより一層身近なものとし,また,高度化・多様化するミッション需要に対応するため,先端的なミッションないしミッション機器の宇宙実証を行うことを目的としたミッション実証衛星(MDS)として,民生部品の軌道上における機能確認,コンポーネント等の小型技術確認及び放射線等の宇宙環境の計測を目的とする民生部品・コンポーネント実証衛星「つばさ」(MDS-1)を平成14年2月4日にH-IIAロケット試験機2号機により打ち上げ,現在正常に運用している。


■注1 ETS:Engineering Test Satellite


■注2 MDS:Mission Demonstration Test Satellite

(宇宙インフラストラクチャー)

{1}Μ系ロケット

 科学衛星打上げのため,L(ラムダ)ロケットの開発を経てΜ(ミュー)ロケットが開発された。Μ系ロケットは,全段に固体推進薬を用いたロケットで,低軌道へ約1.8トンの打上げ能力を有すΜ-Vロケットの開発が進められ,1号機,3号機の打上げに成功した。しかしながら,平成12年2月に打ち上げられた4号機は,第1段モータの異常により,打上げに失敗した。Μ-Vロケットについては,宇宙開発委員会技術評価部会等における原因究明と今後の対策の審議に基づき,不具合対策及び開発を行っている。

{2}H-IIAロケット

 静止衛星等の人工衛星の打上げのため,N系ロケットH-Iロケットの開発を経て,1990年代における大型人工衛星の打上げ需要に対処するために宇宙開発事業団が開発した,2トン程度の静止衛星を打ち上げる能力を有する2段式のH-IIロケットは,第1段,第2段ともに液体酸素・液体水素エンジンを採用した大型のロケットであり,計5機の打上げに成功した。しかし,平成11年11月の8号機の打上げ失敗を受け,H-IIロケットシリーズについては開発を中止し,我が国の次期主力ロケットであり,信頼性の向上,コスト低減等の改良を図ったH-IIAロケットの開発に集中することとした。

 その後,従来実施していなかった厳しい条件でのエンジン燃焼試験等により入念な開発を進め,平成13年8月29日に試験機1号機の打上げ,平成14年2月8日に試験機2号機の打上げを実施し,予定した種々のデータの取得に成功した。これにより,国として必要な人工衛星の打上げを確実に実施するための技術基盤を獲得した( 第3-2-16表 )。

第3-2-16表 我が国の主な人工衛星打上げ用ロケットの主要諸元

H-IIAロケット(試験機2号機)打ち上げ (写真提供:宇宙開発事業団)

{3}宇宙往還技術試験機(HOPE-X( ))

 再使用型輸送系の技術基盤育成の一環として,無人有翼往還機の主要技術の確立を図るとともに,将来の再使用型輸送機の研究に必要な技術蓄積を図ることを目的とした宇宙往還技術試験機(HOPE-X)について,将来の再使用型輸送系の在り方について十分な検討を行う必要があることから,これまでの開発成果を踏まえた成果の取りまとめを行いつつ,再使用型輸送系の要素技術等の研究開発や高速飛行実証実験に集中して進めている。

{4}光衛星間通信実証試験衛星(OICETS( 注1 ))

 衛星間通信システムに有効な光通信技術の要素技術の軌道上実験を行うことを目的とした光衛星間通信実験衛星(OICETS)を平成13年度に打ち上げることとしていたが,共同で実験を行う予定であった欧州宇宙機関(ESA)の静止衛星(ARTEMIS)の打上げに不具合が発生し,現在,その対策を行っているところであることから,OICETSの打上げは,その状況に合わせて行うこととした。

{5}データ中継技術衛星(DRTS( 注2 ))

 地球観測衛星や国際宇宙ステーションの日本の実験棟(JEM)「きぼう」等を用いたデータ中継実験を行うことにより,通信放送技術衛星(COMETS)のデータ中継機能を発展させ,より高度な衛星間通信技術の蓄積を図ること等を目的とするデータ中継技術衛星(DRTS)の開発を進めている。


■注 HOPE-X:H-II Orbiting Plane-Experimental


■注1 OICETS:Optical Inter-Orbit Communications Engineering Test Satellite


■注2 DRTS:Data Relay Test Satellite

(人工衛星,ロケット等の技術に関する基礎的・先行的研究)

 航空宇宙技術研究所をはじめ各機関において,人工衛星やロケットの技術に関する基礎的な研究,また,無人有翼往還機や,スペースプレーン等の先行的研究を進めている。

(宇宙分野の国際協力の推進)

 近年,地球環境や災害等の地球規模の問題の深刻化に伴う地球観測衛星等による宇宙からの観測の重要性の増大や,社会・経済のグローバリゼーションに伴う宇宙活動の国際化等を背景に,宇宙分野における国際協力の必要性が従来にも増して拡大している。このため我が国は,地球観測・地球科学,宇宙科学,通信・放送・測位,宇宙環境利用等の各分野の開発計画に沿い,米国,欧州,ロシア,カナダ,アジア太平洋諸国等関係各国との国際協力を推進している。

 まず多国間協力についてであるが,我が国は,宇宙空間の探査及び利用にかかる国際的秩序の検討,国際協力の促進等について審議を行っている国連宇宙空間平和利用委員会(COPUOS( 注3 )),今後のアジア太平洋地域における宇宙開発に関する国際協力の在り方について意見交換を行うアジア太平洋地域宇宙機関会議(APRSAF( 注4 )),地球観測衛星システムに関する技術調整及び情報交換を目的とした地球観測衛星委員会(CEOS)等の国際会議を通じて,多国間協力を推進している。

 また,宇宙開発における最大の国際協力プロジェクトである国際宇宙ステーション(ISS( 注5 ))計画に我が国は独自の実験棟(JEM,愛称「きぼう」)をもって参加しており,微小重力や高真空などの宇宙環境を利用した材料科学,生命科学分野の実験,長期間の天体観測等,地上では行い得ない様々な実験を行うこととしている。

 2国間協力について,米国との間では,日米宇宙損害協定に基づき,日米間の宇宙協力活動を円滑に実施している。

 欧州との間では,欧州宇宙機関(ESA( ))との間で年次的に開催している日・ESA行政官会合が2001年(平成13年)9月に26回目を数え,密接な協力関係を継続している。また,カナダとの間で,科学技術協力協定に基づき,第9回日加宇宙パネルが同年11月に開催されたほか,ロシアとの間においても,日露宇宙協力協定に基づき,協力プロジェクトの検討を行っている。


■注3 COPUOS:Committee on the Peaceful Uses of Outer Space


■注4 APRSAF:Asia-Pacific Regional Space Agency Forum


■注5 ISS:International Space Station


■注 ESA:European Space Agency


(2) 航空科学技術

 航空科学技術は知識集約性,技術先端性が高いため,その開発は単に航空輸送の発展をもたらすのみならず,他の分野への波及効果も高く,我が国が今後とも科学技術創造立国を目指して発展していく上で大きな役割を果たすものである。

 我が国では,これまで民間輸送機YS-11等の自主開発,ボーイング777等の国際共同開発並びに民間航空機用ジェットエンジンV2500の国際共同開発を実施することにより技術を蓄積し,国際的な舞台で活躍する技術水準までに成長してきている。民間航空機においては,国際共同による開発方式が今後ますます世界の主流を占める傾向にあり,現在我が国では,小型民間輸送機YSX及び次世代の民間超音速輸送機開発の調査を実施している。

 今後の航空機及び航空機エンジンの開発をさらに積極的に推進していくためには,技術水準の一層の向上を図る必要がある。このため,文部科学省においては,航空・電子等技術審議会の建議や答申に沿って,航空技術研究開発の推進を図るための施策が講じられている。また,経済産業省においては,航空機宇宙産業分科会航空機委員会において民間航空機及びエンジンの国際共同開発をはじめとする航空機産業政策の方向につき議論がなされている。

 文部科学省の航空宇宙技術研究所においては,環境に優しくかつ経済性に優れた次世代超音速機の開発に貢献するために,技術的優位性のあるCFD空力設計技術等の確立を目指して,小型超音速実験機の設計・製作・飛行試験を中核とした研究開発を推進している。このほか,航空安全及び環境適合性技術に関する研究並びに電子計算機による数値シミュレーション等の基礎技術の研究を進めるとともに,各種風洞,エンジン試験設備等の大型試験研究設備を整備し,関係機関の共用に供し,我が国の航空科学技術の水準の向上を図る上で主導的な役割を果たしている。

 経済産業省においては,次世代の環境ニーズに対応する「環境適合型次世代超音速機用推進システム」の研究開発を行っており,この研究開発には欧米の主要航空機エンジンメーカーも参加している。航空機等への利用が期待される「知的材料・構造システム」の開発,航空機の航行技術の向上を目指した「次世代高信頼性アビオニクス技術開発」の研究や先端複合材料の高効率製造技術の開発を進めるとともに,コックピット,操縦系統の開発や革新的軽量構造に関する開発等も実施している。

 国土交通省の電子航法研究所においては,航法・管制に関する技術について,航空交通の安全性を向上させるための研究等を実施しており,これらの研究は今後の航空輸送の発展を図る上で重要なものとして期待されている。


(3) 海洋開発

 海洋は生物資源や鉱物資源等,膨大な資源を包蔵するとともに広大な空間を有しており,その開発利用は国土が狭小であり四方を海に囲まれた我が国にとって重要な課題である。さらに,海洋は地球環境変動に大きなかかわりを有するとともに,海洋底プレートの動きは地震や火山活動の大きな要因と考えられていることから,その実態解明は急務となっている。このような背景の下,1990年代に入り,海洋の諸現象を地球規模で総合的に観測・研究するためのシステム構築を目指した全球海洋観測システム(GOOS( 注1 ))が,国連教育科学文化機関(UNESCO( 注2 ))における政府間海洋学委員会(IOC( 注3 ))によって提唱され,世界気象機関(WMO( 注4 ))等と連携して推進されている。

 また,国連環境開発会議(UNCED( 注5 ):地球サミット)で採択されたアジェンダ21においても,同計画の推進が盛り込まれており,これら国際的な動向を踏まえ,地球環境問題に関連する海洋調査研究などの海洋科学技術に関する研究開発の推進が不可欠である。このため,関係府省・大学等の連携の下,地球規模の海洋の諸現象の解明を目指し,GOOS等の国際的な海洋調査研究プログラムに積極的に参加するとともに,我が国の主導により中国,韓国,ロシアと協力して,GOOSの地域パイロットプロジェクトである北東アジア地域海洋観測システム(NEAR-GOOS( 注6 ))を推進している。

 我が国の海洋開発は,海洋開発審議会(平成13年1月から科学技術・学術審議会海洋開発分科会)の答申を尊重し つつ,関係府省の連携の下にそれぞれの所掌に応じて研究開発の推進が図られており,各府省における海洋開発に関する具体的施策は,海洋開発関係省庁連絡会議が毎年取りまとめる海洋開発推進計画に沿って実施されている。また,現在,文部科学大臣による諮問「長期的展望に立つ海洋開発の基本的構想及び推進方策について」に対する調査審議を行っている。

 総務省では,通信総合研究所において,海洋油汚染・海流・波浪などの計測手法の確立と地球環境の変化の予測に資する高分解能3次元マイクロ波映像レーダや短波海洋データの研究を行っている。

 文部科学省では,海洋科学技術センターをはじめとした各研究機関において,海洋科学技術に関する先導的・基盤的な研究開発を進めるとともに,関係各府省・大学等の協力の下,総合的なプロジェクトを推進している。

 このうち,海洋科学技術センターにおいては,エルニーニョ現象をはじめとする大気・海洋間の相互作用及び気候変動への影響解明等のため,海洋地球研究船「みらい」等を用いた集中観測を行った。また,海洋プレートのダイナミクス等,海底下で起こる様々な地殻活動を研究するため,10,000m級無人探査機「かいこう」,深海調査研究船「かいれい」等を用いた海域調査を実施した。深海地球ドリリング計画については,平成11年度から開始している地球深部探査船の建造を引き続き推進しており,平成13年度は掘削孔利用システム等の製作を完了した。さらに,極限環境生物フロンティア研究においては,深海微生物の極限環境における生理学的な適応機能の解明等を目指した研究を推進するとともに,新たな有用極限環境微生物のゲノム解析情報を利用し,新規のバイオベンチャーの育成を目的とした「深海バイオベンチャーセンター」を平成13年度より発足させた。

地球深部探査船「ちきゅう」

 また,東京大学海洋研究所等が中心となって,海洋環境の変動の解明・予測,保全のための総合的観測システム構築を目的とする全球海洋観測システムに関する基礎研究及び西太平洋海域共同調査への参加,海洋の物質循環の解明に資するオーシャンフラックス研究等の海洋に関する学術研究を引き続き行っているほか,国立大学において,海洋バイオシステムに関する研究や大気海洋変動観測研究等を実施している。

 農林水産省では,水産関係試験研究機関が中心となって,新技術導入・水産資源の特性の把握等を通じた漁業生産の合理化と資源の持続的利用,養殖業・栽培漁業等つくり育てる漁業の推進,漁場環境の保全,水産物の多面的高度利用のための研究開発等を引き続き行っている。

 経済産業省では,金属鉱業事業団,石油公団,産業技術総合研究所等が中心となって,海底鉱物資源の開発と環境影響予測,海底地質の調査等を引き続き行っている。

 国土交通省では,超大型浮体式海洋構造物(メガフロート)の研究開発の推進,港湾空港技術研究所と共同で全国港湾海洋波浪情報網(NOWPHAS( ))の充実等を行っている。海上保安庁においては,水路測量や海象観測技術の高度化の研究,海底観測技術の開発及び漂流予測の精度向上を図るための研究等を実施している。気象庁において海洋・海上気象観測やエルニーニョ現象の解明等,海洋現象及び気候変動の監視・予測情報の拡充に向けた調査・研究等を引き続き行っている。海上技術安全研究所においては,海洋技術における安全,環境保全に関する研究を行っている。NEAR-GOOSに関連して,気象庁,海上保安庁が,日本周辺海域を中心とした海洋データの交換を促進するためのシステムを運用しており,海洋研究の一層の推進が図られている。また,国土地理院において,沿岸海域の総合的な開発,利用,保全計画等の策定に必要な基礎資料を提供するため,沿岸海域基礎調査等を行っている。

 環境省では,地球環境研究総合推進費等により,東シナ海における長江経由の汚染と生態系への影響の解明や有害化学物質の地球規模の海洋汚染に対する研究等を行っている。

 なお,関係府省が平成13年度に実施した海洋科学技術にかかわる主な研究課題は, 第3-2-17表 のとおりである。

第3-2-17表 海洋科学技術分野の主な研究課題(平成13年度)


■注1 GOOS:Global Ocean Observing System


■注2 UNESCO:United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization


■注3 IOC:Intergovernmental Oceanographic Commission


■注4 WMO:World Meteorological Organization


■注5 UNCED:United Nations Conference on Environment and Development


■注6 NEAR-GOOS:North East Asian Regional-Global Ocean Observing System


■注 NOWPHAS:Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS


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