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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。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) 宇宙開発利用

 宇宙開発利用は,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16年3月末までに103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。

 我が国全体としての宇宙開発利用の取組については,平成14年6月に総合科学技術会議において取りまとめた「今後の宇宙開発利用に関する取組みの基本について」に基づき,各府省において宇宙開発利用を推進しているところである。また,総合科学技術会議宇宙開発利用専門調査会において,平成15年10月よりそのフォローアップが行われている。

 文部科学省においては,平成15年10月に宇宙3機関(宇宙科学研究所,独立行政法人航空宇宙技術研究所及び宇宙開発事業団)を統合し,我が国の宇宙開発の中核的機関となる独立行政法人宇宙航空研究開発機構(JAXA( ))が発足した。同機構においては,H-IIAロケット6号機の打上げ失敗等を踏まえ,ロケットや衛星の総点検をするなど,信頼性の向上と再発防止への取組を進めながら,宇宙開発の推進を図っている。

 宇宙開発委員会については,我が国全体の宇宙開発利用のあり方に関する基本方針を視野に入れつつ,宇宙開発に関する長期的な計画に係る審議,ロケットの打上げに関する安全審査や事故・不具合の場合の原因調査等を行っている。

第3-2-15表 我が国の主な人工衛星の打上げ計画


■注 JAXA:Japan Aerospace Exploration Agency

(宇宙科学・月探査)

 宇宙科学の分野においては,独立行政法人宇宙航空研究開発機構が中心となり,全国の大学等の研究者の参加の下,科学衛星を打ち上げている。

 近年においては,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)「はやぶさ」を平成15年5月に打ち上げ,平成17年夏の小惑星到着に向けて航行中である。

第20号科学衛星(MUSES-C)「はやぶさ」  資料提供:独立行政法人宇宙航空研究開発機構

 なお,平成10年7月に打ち上げた第18号科学衛星(PLANET-B)「のぞみ」は,電源系の一部のトラブルが回復せず,平成15年12月に火星周回軌道への投入を断念した。現在,原因究明とその対策に全力で取り組んでいるところである。

 平成16年度には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(LUNAR-A)及び活動銀河核や銀河団からのX線を観測し,宇宙の構造と進化等の解明を目的とする第23号科学衛星(ASTRO-EII)の打上げを予定している。

 このほか,赤外線観測により銀河・星・惑星の形成と進化の過程の解明を目的とする第21号科学衛星(ASTRO-F),太陽表面の微細磁場構造とその運動を高精度で観測し,太陽大気の成因と太陽活動の原因の解明を目的とする第22号科学衛星(SOLAR-B)及び月の起源と進化の解明及び月の利用可能性の調査のためのデータ取得を目的とする月周回衛星(SELENE)の開発等も引き続き進めている。

(通信・放送・測位等)

 通信・放送などに人工衛星を利用することは,広域性,同報性,耐災害性などの面で多くの利点がある。我が国では,既に民間において,衛星放送をはじめとした通信・放送分野での衛星の利用が進んでおり,このような民間での取組を促進するため,民間では対応が困難なリスクの大きい先端的・基盤的技術や将来の宇宙利用を見据えた先導的技術の開発を行っている。

{1}超高速インターネット衛星(WINDS)

 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技術の確立と衛星通信を用いた超高速ネットワーク技術の検証を行うとともに,これを利用した新たな利用実験を産学官共同で実施することにより,新たな利用需要を喚起し,我が国におけるIT革命の進展を図ることを目的として,超高速インターネット衛星(WINDS)の平成18年度の打上げを目指し,総務省と連携して開発を進めている。

{2}準天頂衛星システム

 準天頂衛星システムは,日本付近で常に天頂方向に1機の衛星が見えるように複数の衛星を準天頂軌道に配置する衛星システムで,山陰やビル陰に影響されず,全国をほぼ100%カバーする高品質の通信・放送・測位サービスの提供を実現するため,平成20年度の打上げを目指し,準天頂衛星システムの研究を官民共同で実施している。

(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容易に得ることのできない特有の環境条件を有している。このような宇宙環境を利用し,広範な分野にわたる研究や実験,観測等を進めることにより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。

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構では,国際宇宙ステーションの日本の実験棟(JEM,愛称「きぼう」)の船内実験室(平成15年度に米国に輸送)や船外プラットフォームに搭載する実験装置の開発を進める一方,宇宙環境利用促進のための施策を実施している。平成9年度からは,宇宙環境を利用する準備段階として,幅広い分野の研究者に研究機会を提供する地上研究公募の実施や国際宇宙ステーション計画に参加する各機関が提供する実験装置を相互に利用する国際公募に参加をしている。

国際宇宙ステーション(ISS)  資料提供:独立行政法人宇宙航空研究開発機構

 また,「きぼう」の運用開始までの間の宇宙環境の早期利用として,国際宇宙ステーションのロシア・サービスモジュールなどを利用して,高精細度カメラを用いた医学実験・広報実験,宇宙用材料の耐環境試験を行ったほか,官民共同による「高品質タンパク質結晶生成プロジェクト」などを実施している。また,「きぼう」の利用について,科学研究のみならず,教育や文化・芸術,人文社会的な活動など,新たな分野への利用の多様化を図るための試みを進めている。平成15年8月には教育利用に焦点を当てた『「きぼう」教育利用ワークショップ』を開催するとともに,平成15年7月及び11月には国際宇宙ステーションの宇宙飛行士と子どもたちが交信する宇宙授業を実施した。

 一方,宇宙開発委員会では,平成15年3月から,「国際宇宙ステーション利用専門委員会」を設置し,国際宇宙ステーションの利用の重点化,運用・利用の効率化等について検討を行っている。

 経済産業省においては,宇宙環境利用の促進を目的として次世代型無人宇宙実験システム(USERS( 注1 ))を平成14年9月に打ち上げ,平成15年5月30日に同実験の成果を含む宇宙機器部分を帰還・回収することに成功した。現在,宇宙の微小重力環境を利用した大型超伝導材料の結晶成長実験で得られた試料の解析を進めている。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 ))を開発し,平成15年10月30日に打ち上げた。実験に用いられている民生部品等は正常に動作し,様々なデータを計画どおり取得中である。


■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)

 宇宙活動の自律性を確保し,また,宇宙分野にとどまらない他の分野への波及,技術革新等に貢献するため,新たな技術や宇宙開発利用活動を支える基盤技術の研究開発・宇宙実証に取り組んでいる。

{1}技術試験衛星VIII型(ETS-VIII( 注1 ))

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は総務省と連携し,大型衛星バス技術,大型展開アンテナ技術,移動体マルチメディア衛星同報通信システム技術,高精度時刻基準装置を用いた測位等に関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して技術試験衛星VIII型(ETS-VIII)の平成17年度の打上げを目指し,開発を進めている。


■注1 ETS:Engineering Test Satellite

{2}民生部品・コンポーネント実証衛星(MDS-1( 注2 ))「つばさ」

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,民生部品の軌道上における機能確認,コンポーネント(衛星搭載用装置)等を小型化する技術の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(MDS-1)「つばさ」を,平成14年2月にH-IIAロケット試験機2号機により打ち上げた。「つばさ」は,民生部品の軌道上データや宇宙環境計測のデータ等所要のデータを計画どおり取得し,平成15年9月末に運用を終了した。取得したデータは,今後の部品や装置の開発における信頼性向上に役立てている。


■注2 MDS:Mission Demonstration Test Satellite

(宇宙インフラストラクチャー)

 我が国が自律的に宇宙開発を推進していくためには,必要なときに必要な物資や機器を,宇宙空間の所定の位置に展開する能力を確保することが重要である。このため,我が国においては,使い切り型ロケットや再使用型輸送系に関する研究開発を行っている。

 また,様々な宇宙活動を支える重要な技術の一つである高度な衛星間通信技術の開発を行い,宇宙ネットワーク運用技術の習得を目指している。

{1}Μ-Vロケット

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,科学衛星打上げのため,全段に固体推進薬を用いたL(ラムダ)ロケットや,M-3S2等のM(ミュー)ロケットの開発を経てM-Vロケットを開発した。Μ-Vロケットは,低軌道へ約1.8tの打上げ能力を有するロケット( 第3-2-16表 )で,1号機,3号機,5号機の打上げに成功した。また,同機構の発足を契機として,M-Vロケットの開発を終了した。

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

{2}H-IIAロケット

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,静止衛星等の人工衛星の打上げのため,N系ロケットやH-IIロケット等のH系ロケットの開発を経て,H-IIAロケットを開発している。H-IIA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2段式ロケット( 第3-2-16表 )であり,静止トランスファー軌道へ4t程度の打上げ能力を有している。このH-IIAロケットは,平成13年8月の試験機1号機以来,その後の本格運用段階を含め5機連続して打上げに成功したが,平成15年11月の6号機打上げでは,固体ロケットブースタの分離失敗により,情報収集衛星の打上げに失敗した。原因究明に基づく再発防止策等を実施し,早期の打上げ再開を目指す。また,標準型については,今後,製造責任の一元化による品質向上等により,国際競争力の確保を図るため,平成17年度より民間移管を行うこととしており,平成15年2月,独立行政法人宇宙航空研究開発機構と民間移管先である三菱重工業株式会社との間で基本協定が締結された。

H-IIAロケットの打上げ  写真提供:独立行政法人宇宙航空研究開発機構

{3}GXロケット

 GXロケットは,新たな推進系として液化天然ガス(LNG)を使用する我が国初の民間主導による中小型衛星用のロケットであり,平成18年度の初号機打上げを目指し,官民共同で研究開発を実施している。

{4}宇宙往還技術試験機(HOPE-X( ))

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,再使用型輸送系の技術基盤の確立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あり方について十分な検討を行う必要があることから,これまでに得られた開発成果の取りまとめを行うとともに,要素技術等の研究開発及び高速飛行実証実験を引き続き集中して進めている。高速飛行実証実験(フェーズII)として平成15年7月にスウェーデン北部のエスレンジ実験場で音速に近い速度での飛行実験を1回行い,それぞれ必要な飛行データを取得することに成功した。なお,この試験において実験機の着陸に失敗したため,原因究明等を行っている。


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

{5}光衛星間通信実験衛星(OICETS( 注1 ))

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,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)の打上げを,衛星間通信実験の相手衛星(欧州宇宙機関(ESA( 注2 ))の先端型データ中継技術衛星(ARTEMIS( 注3 ))の打上げトラブルに伴い見合わせていたが,その後の対策処置によりARTEMISが所定の軌道に達し実験実施の見通しが得られたため,平成17年度の打上げを目指して準備を進めている。


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


■注2 ESA:European Space Agency


■注3 ARTEMIS:Advanced Relay and Technology Mission

{6}データ中継技術衛星(DRTS( 注4 ))

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構は,地球観測衛星やJEM等との間で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し,データ中継技術衛星(DRTS)「こだま」を平成14年9月10日にH-IIAロケット3号機により打ち上げた。平成15年2月には,環境観測技術衛星(ADEOS-II)「みどりII」との衛星間通信により,広域の地球観測画像データを我が国で直接受信する実験に成功した。また,平成16年度に打上げ予定の陸域観測技術衛星(ALOS)との衛星間通信実験の準備を進めている。


■注4 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)

 独立行政法人宇宙航空研究開発機構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・基盤的な研究,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,宇宙分野におけるアジアを含めた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,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。

 多国間協力について,我が国は,宇宙空間の探査及び利用に係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5 )),日本が主催して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あ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6 )),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1 ))計画に我が国は独自の実験棟(JEM,愛称「きぼう」)を持って参加しており,ISSの建設及び利用等について参加各極と密接な協力を行っている。

 2国間協力について,米国との間では,日米宇宙損害協定等に基づき,日米間の宇宙協力活動を円滑に実施している。欧州とは,欧州宇宙機関(ESA)との間で毎年日・ESA行政官会合を開催するなど,密接な協力関係を継続している。また,ロシアとの間において,日露宇宙協力協定の有効期限の延長が行われた。


■注5 COPUOS:Committee on the Peaceful Uses of Outer Space


■注6 APRSAF:Asia-Pacific Regional Space Agency Forum


■注1 ISS:International Space Station


(2) 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2 ))が,ユネスコ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,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,平成14年8月に文部科学大臣に提出された「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(答申)」においては,「今後の海洋政策の展開にあたっては,『海洋を知る』『海洋を守る』『海洋を利用する』という3つの観点をバランスよく調和させながら,持続可能な利用の実現に向けた戦略的な政策及び推進方策を示すことが重要である」とされた。

 また,我が国の海洋開発等に資する大陸棚の限界確定調査を推進するため,平成14年6月「大陸棚調査に関する関係省庁連絡会議」を設置し,政府全体として確実に調査を実施していくこととしており,適切な調査・分析を行うためには,科学的知見を最大限駆使することが重要である。

 総務省では,独立行政法人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三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,平成15年度,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,トライトンブイ等による観測研究を行うとともに,海洋地球研究船「みらい」による南半球周航航海等最新の海洋観測機器・設備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,有人潜水船「しんかい6500」,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「ちきゅう」の建造を引き続き推進した。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した。

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,海洋有用生物資源の合理的な利用・管理のため,海洋表層生態系の解明を行うとともに深層生態系の構造と変動機構及び表層生態系変動との関連性について解明している。

 経済産業省では,独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構(平成16年2月29日付けで金属鉱業事業団,石油公団が統合・改組),独立行政法人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,次世代内航船(スーパーエコシップ)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。独立行政法人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15年度に実施した海洋科学技術に関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15年度)


■注2 GOOS:Global Ocean Observing System


■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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