アルマ実施計画に関する評価について（基本問題特別委員会天文学研究ワーキンググループ報告）

アルマ実施計画に関する評価について
（報告）



平成１５年  １月  ９日

科学技術・学術審議会  学術分科会  基本問題特別委員会

天文学研究ワーキング・グループ


—  目  次  −

１．経緯
  （１）アルマ計画構想の経緯
  （２）国内におけるアルマ計画に関する検討の経緯

２．アルマ計画の欧米と日本における現状について
  （１）欧米における計画進捗状況
  （２）我が国における検討状況

３．我が国のアルマ計画への参加計画の評価について
  （１）アルマ実施計画の追加的評価
  （２）国立天文台提案のアルマ実施計画の概要
  （３）アルマ実施計画の評価の観点について

４．アルマ実施計画の評価について
  （１）総合的な評価
  （２）各論としての評価
      １）学術的な観点
      ２）文化・社会・教育への波及・効果の観点
      ３）国際協力・国際的位置付けの観点
      ４）社会経済効果の観点

５．まとめ

６．留意事項その他

天文学研究ワーキング・グループ構成員
アルマ実施計画に係る評価の審議経過

別紙
  アルマ調整会議（ＡＣＣ）決議

参考
１．アルマ実施計画案に関する学術評価作業班の報告書概要
２．アルマ計画全体構想
３．アルマ計画に関するＱ＆Ａ
４．用語集

  米国、欧州及び日本の電波天文学の研究機関、研究者が、宇宙における銀河・惑星・生命の誕生の謎の解明を目指して、ミリ波サブミリ波帯域大型干渉計システムによる国際協力計画を構想し、検討してきている。
  この構想は、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計計画（以下、「アルマ計画」という。）として具体化され、その実現に向けた検討がされてきている。
  我が国においても、アルマ計画の学術的意義に関しては、文部省学術審議会において評価がなされ、平成１２年１２月の報告において、「早急に実現に向けて推進すべき計画」とされたところであり、この実現に向け、平成１４年度からアンテナに関する研究開発の着手がなされている。
  一方、平成１４年に至って、米国、欧州においては、アルマ計画に係る建設計画が承認され、米国及び欧州が先行して建設を進めることとなってきている状況である。
  これらの米国及び欧州における動向を踏まえ、我が国としても、国立天文台を中心として、その動向に対応するアルマ計画への参加に向けた実施計画が検討されてきている。
  このため、天文学研究における大型プロジェクトの評価を任務とする本ワーキング・グループにおいて、国立天文台から検討中のアルマ計画への参加計画（以下、「アルマ実施計画」という。）に関してヒアリングを行い、平成１２年１２月の文部省学術審議会報告を基礎としつつ、その学術的意義や技術的可能性といった観点に加えて、我が国の学術全般への効果、また、我が国の経済・社会情勢を踏まえつつ、文化、社会、教育、国際等の観点から総合的に評価を行ったところであり、以下に取りまとめて報告する。


１．経緯

（１）	アルマ実施計画の追加的評価   アルマ計画については、「１．（２）国内におけるアルマ計画に関する検討の経緯」のとおり、平成１２年１２月の学術審議会報告において、「早急に実現に向けて推進すべき計画」として学術的な意義の観点から評価されたところであるが、近年の我が国の経済・財政状況及び国際的な天文学研究における我が国の位置付けの観点から、我が国として適切な参加計画の在り方を検討するため、国立天文台が中心となって検討しているアルマ計画への参画に向けた「アルマ実施計画」について追加的に評価を行うこととした。
（２）	国立天文台提案のアルマ実施計画の概要   評価に先立って、国立天文台から提案されたアルマ実施計画は以下のとおりである。 １）   参加計画の概要   国立天文台においては、これまで、未開拓の観測窓であるサブミリ波の重要性、チリ北部乾燥地帯が観測サイトとして最適であること、惑星系形成領域を０．０１秒角（解像度という観点で比較すると、ハッブル宇宙望遠鏡の１０倍）で観測できることを世界に先駆けて示すなど、計画立案に先進的な役割を果たしてきている。   このため、欧米が先行して整備するアルマ計画の基盤部分に、我が国の世界をリードする観測技術と高い技術力を背景に、サブミリ波に焦点をあて、観測精度を飛躍的に高度化させることを目標として、「アタカマコンパクトアレイ（ＡＣＡ）システム」「サブミリ波帯等受信機」「高分散相関器」等最先端の観測装置を整備し、アルマ計画におけるサブミリ波観測能力を大幅に向上させ、欧米計画では不可能である宇宙の定量的研究を初めて実現し、星・惑星系の形成や銀河の歴史、さらには宇宙における物質進化などの研究を大きく前進させることを目的とする計画である。 ２）   主要装置の概要   アタカマコンパクトアレイ（ＡＣＡ）システム   ＡＣＡシステムとは７ｍアンテナ１２台とその較正用アンテナである１２ｍアンテナ４台で構成する。   これらのアンテナは、欧米計画では不十分な対象天体の正確な画像の取得、強度測定の大幅改善を図るとともに、視野の狭さを克服し、初めて天体の定量的な分析・解析を可能とするものである。   サブミリ波帯等受信機   世界最高レベルのサブミリ波受信に係る技術力を基盤に、最短波長のバンド１０（約790〜950GHz）、バンド８（約390〜500GHz）及びミリ波帯のバンド４（約130〜160GHz）を整備し、欧米計画では欠落しているバンドをカバーする計画である。   高分散相関器   欧米が整備する低分散相関器では欠落してしまう他種類の多くの分子を識別・検出し、物質の同定や新物質の発見を可能とする高性能な高分散相関器を整備する計画（個々のアンテナの観測データを干渉させ一つの天体画像とするシステム）である。
（３）	アルマ実施計画の評価の観点について   提案されたアルマ実施計画（「３．（２）」）については、次の観点から評価を行うこととした。 １）  実施計画の立案の考え方について   欧米二者計画との整合性がとれた計画となっているか   我が国の参加意義が明確にされた計画となっているか   実施計画として一貫した方針の下での計画となっているか ２）  我が国の天文学及び国際的な天文学に対する寄与   実施計画が我が国の天文学の発展にどのように寄与するか   国際的な天文学の発展にどのように寄与するか ３）   我が国の学術研究全体の発展にとっての実施計画の位置付け ４）   実施計画における我が国にとっての投資効率、投資効果の明確性   経済状況、天文学研究の規模、受益者数等の国際的な環境の中で効率的・効果的な計画となっているか   大学院教育（人材養成）に対する投資効果が明確になっているか   将来に向けての経済的な面での投資効果の展望はあるか   国民への科学普及に関する投資効果が明確になっているか   科学教育に関する投資効果が明確になっているか   国立天文台の新規計画に対するコスト面、運用面等への対応は適切であるか

（２）

各論としての評価   アルマ実施計画に関しては、上記の総合的な評価をまとめるに当たって、その基礎として、多様な観点からの評価も行ったところであり、以下、観点毎にとりまとめたものである。 １）   学術的な観点   全般的評価 ・   学術プロジェクトとして高い先進性が認められる。 ・   日本がリードしてきた電波天文学の蓄積を活かし、幅広い科学テーマで日本の科学界が国際的に貢献できる。 ・   日本の参加によりアルマの基本的性能は飛躍的に向上し、大きな科学的意義が認められる。天文学のみならず惑星科学・生命科学等の分野への波及が見込まれる。 ・   開発過程では技術的に極めて先見性の高い要素を含み、日本の天文学研究並びに学術研究等の発展を牽引するものである。   我が国の学術全体の発展にとっての寄与 ア） 学術におけるブレークスルーの実現性 ・   これまで未開拓であったサブミリ波天文学を創設するものである。 ・   太陽系外の多様な惑星系の観測により惑星科学が飛躍的に進展する。特に、分子レベルからの惑星形成過程を解明することが可能となると認められる。 ・   銀河形成過程の観測によって宇宙進化論の新局面が拓かれる。 ・   コンパクトアレイや高性能相関器による電波干渉技術の新方式が開拓される。 イ） 我が国の天文学の動向及び特色を活かすことの重要性 ・   野辺山宇宙電波観測所が切り拓いたミリ波天文学のより一層の発展を可能とするものである。 ・   ミリ波天文学からサブミリ波天文学への新たな飛躍が期待される。 ・   すばる望遠鏡と並ぶ世界第一線の装置によって光学・赤外線とミリ波サブミリ波両面の調和のとれた地上天文学を実現するものである。 ・   世界第一線のシミュレーション研究と結合して観測と理論の両輪が揃うこととなる。 ウ） 周辺学問分野の総合的な取り組み実現 ・   すばる望遠鏡（可視光、赤外線）、Ｘ線衛星、赤外線衛星、ミリ波望遠鏡を結合した、日本における多波長天文学を実現するものである。 ・   宇宙論、銀河形成論、星・惑星形成論など、理論的研究の検証を行うことが可能となる。 ・   銀河・恒星・惑星など重力による天体形成論の一般論の構築を可能とするものである。 エ） 学問領域の拡がりの可能性 ・   惑星科学、星間化学、原子・分子物理学、宇宙生物学などの新たな展開を可能にする。 ・   素粒子から宇宙までの物理学分野の総合化をもたらすものである。 ・   ミリ波・サブミリ波領域の先進的な技術により、テラヘルツ電波工学の新しい発展を可能にする。 ・   高性能アンテナ開発による短波長電波通信への応用を可能とする。 オ） コミュニティにおける合意形成 ・   日本学術会議天文学研究連絡委員会の平成６年の報告「日本の天文学の将来計画について」で第１位の計画として位置付けられている。 ・   １７期、１８期の日本学術会議天文学研究連絡委員会の重要課題として、シンポジウム（２回）や日本天文学会における特別セッション（７回）を開催し天文学コミュニティにおける合意形成に努めている。 ・   日本学術会議第４部（理学）や日本学術会議物理学研究連絡委員会においてアルマ計画を紹介し、支援依頼を行ってきている。 ・   日本惑星科学会におけるシンポジウム等を企画している。 ・   国立天文台は野辺山宇宙電波観測所の外部評価（平成８年）と、国立天文台全体の外部評価（平成９年）を通じて、将来計画に対する理解を得る努力をしてきている。 ・   平成１２年の学術審議会報告において、アルマ計画は「早急に推進すべき計画」として位置付けられている。 ２）   文化・社会・教育への波及・効果の観点   文化 ア） 人類史的な意義 ・   欧州・北米との全世界的な規模による共同形態で、人類未踏のサブミリ波天文学を開拓するものとして意義がある。 ・   宇宙における生命探査の第一歩を踏み出すことになる。 ・   宇宙進化における銀河宇宙の構造形成の出発点を解明するものである。 イ） 我が国としての意義 ・   基礎的分野からの積み上げによる科学力の充実と大きな飛躍が期待できる科学を駆動するものである。 ・   基礎技術開発力のより一段高い展開が可能となり、将来性のある技術を先導する。 ・   科学の見識と優れた技術力を身につけた人材を多数養成するものと認められる。 ・   観測天文学の調和のとれた発展と惑星科学・宇宙生命学などの新しい学術分野を拓き、新しい世界観の構築につながるものである。   社会・教育 ア） 大学との連携 ・   計画の立案・調査・装置開発・外国との折衝などに、多くの大学からスタッフ・大学院生・技術者が参加するものであり、大学との連携が図られる。 ・   装置の共同利用によって大学の研究者の研究が進展する。 ・   開発した技術を大学における小型装置へ応用する道が拓かれる。 ・   大学における装置開発の実験の場を提供することを可能とする。 ・   大学院生の教育・研究の場、国際交流の体験、国際共同研究の体験など、人材を養成するための優れた環境の実現を可能とする。 イ） 初等中等教育、生涯学習への波及 ・   ＩＴ機器の利用によるインターネット中継や遠隔観測の体験など、新しい教育機会を提供することを可能とする。 ・   研究成果の公開（ホームページやビデオなど）によって、理科教育・総合学習や生涯学習への材料を提供することを可能とする。 ・   日本および海外の天文台での実地教育（施設見学・実験・観測）を行うことを可能とする。 ・   各地の天文台や科学館・プラネタリウムと連携することにより、一般市民への情報提供を行うことを可能とする。   国民の関心と適合性 ア） 大型計画実現への期待と国民の知的興味との適合性 ・   世界第一線装置によって研究が大きく進展し、宇宙研究への国民の期待に応えることができるものである。 ・   宇宙史や惑星形成の謎の根幹に迫る研究によって、国民の宇宙観・地球観・生命観を一層深めることを可能とする。 ・   アルマによって獲得した技術の高さを誇り、「物作り」の重要性を再認識し、応用範囲の広さへの期待を高めることができる。 イ） 国民の理解度 ・   多くの支持の署名が国立天文台に届いており、広く多くの国民の理解を得ていると認められる（５万人） ・   アルマ計画に関連する国立天文台が主催した日本各地での講演会や科学研究費補助金によって開催されているシンポジウム「大学と科学」へ国民の多数が参加しており、そこでも多くの賛同の言葉を得ている。 ・   各地の天文台・科学館・プラネタリウムでの講演に多数の  人々が参加しており、アルマ計画への理解が深められている。 ウ） 国民的「夢」の創出効果 ・   世界中に日本の科学力や技術の力量を示す絶好の機会である。 ・   計画推進の核として建設・研究を行う姿から、日本人としての誇りを高めることが期待される。 ・   国民に、新しい波長で見る新しい宇宙の姿への感動を呼び起こすものである。  言い換えれば、「宇宙の夜明けの観測」を実現するものである。 ・   国民が、太陽系以外の惑星探査や宇宙の生命誕生の可能性に迫る研究に人類の知の偉大さを感じ取ることになる。言い換えれば、「第二の太陽系を見る」こととなる。 ３）   国際協力・国際的位置付けの観点   国際協力の形態・アプローチに関する適切性 ア） アルマ参加計画案における国際協力形態の適切性 ・   サブミリ波天文学の理想的な創設には、最先端のサブミリ波技術を有する日本が対等的に参加する三極の体制が不可欠であると認められる。 ・   欧米が先行することにより不完全（サブミリ波観測が未達成、像の歪みが大きい、相関器がやや旧世代）な部分があり、それを日本が補って理想的な形とする行き方を欧米も強く支持しているところである。 ・   早急に正式参加を決定することにより、観測時間の配分・観測所運営の方針・共同観測計画の立案・運営経費の負担などの適切な対等性を確保することができると認められる。 イ） アジア・オセアニア地域との連携 ・   中国や韓国との協力協定を準備しており、オーストラリアとも今後の取り組みと協力計画を議論しており、特に運用面における協力の実現可能性が高いと認められる。 ・   特に、装置開発の取り組みや若手研究者の参加について、アジア・オセアニア地域からの期待が大きいところである。 ・   将来的には、アルマで獲得した技術や研究成果を故国に持ち帰ることによって、これらの地域の観測天文学発展の梃子とすることを可能とする。   国際的位置付けと規模の適切性 ・   日本の参加規模に関しては、経済力の観点のみに偏らず、科学的・技術的に十分な貢献ができること、観測所運営の対等性を確保すること、日本の他計画との関係など、総合的に検討する必要がある。特に、科学的・技術的貢献と観測所運営の対等性を確保することが重要である。これらを考慮すれば提案された計画の考え方及び装置等の構成は適切である。 ・   日本の正式参加を早急に決定することが重要であり、タイムリーな参加にならないと日本の参加規模に見合った立場を確保できない懸念がある。観測所運営の基本的な方針が決定される前に正式参加を表明することが必要である。それが遅れると、今後数十年にわたって不利な状況に甘んじなければならなくなるとの懸念がある。   南半球に科学拠点を持つ意義 ・   アタカマ高地は世界における地上からの宇宙観測の最適地であり、そこに日本の科学拠点を確保することによって、電波天文のみならず今後の多様な宇宙観測の展開の拠点とすることを可能とする。 ・   チリ・オーストラリア・ニュージーランド・南アフリカなど、既に日本と共同研究を進めている南半球地域での天文学ネットワークを構成することが可能になり、南半球における日本のプレゼンスを高めるものである。 ・   ラテンアメリカ諸国への天文学を通じて学術協力・支援を行う拠点とすることを可能とする。 ４）   社会経済効果の観点   産業・経済への効果 ア） 建設事業の経済波及効果 ・   アルマ建設に直接関係する部品や機器・サービス、その原材料やサービス供給への波及効果が期待できる。主に、電子・通信機器産業、教育・研究産業において効果が大きいと思われる。 ・   生産誘発額に伴う雇用者数・雇用所得の増加が見込まれる。 イ） スピンオフ効果 ・ 高精度・高機能部品製作のための新技術開発・研究が大きく進展する。例えば、     情報通信： サブミリ波無線アクセスシステム     高速信号処理技術： 専用電子回路基板化技術、 高度画像解析技術     高精度加工技術： 産業機械の開発     極限環境技術： 素材開発 等の新技術開発とテラヘルツ技術などへの応用研究が具体的に進展することが予想されるものとなっている。 ウ） 天体関連産業 ・   サイエンス誌・天体関連雑誌・天体観測機器などの売り上げ増が期待しうると思われる。 ・   各地の天文台・科学館・博物館・プラネタリウムへの関心が高まり入場者増が見込まれる。   地政学の面、経済面における国際貢献 ア） 日本のプレゼンスの向上 ・   日本の参加により理想に近い観測所が建設できる。 特に、日本の新技術への貢献が大きいので、欧米に対するプレゼンスを高めるのに大きく寄与する。 イ） チリの経済波及効果 ・   日本からチリへの投資とチリ国内での経済波及効果を期待することができる。特に、建設業・製造業において波及効果が大きいと思われる。 ウ） チリとの国際交流 ・   日本からチリへの観光客の増加やチリから在チリ日本企業への事業環境改善の効果が期待でき、それが呼び水となってチリへの海外投資の増加が見込まれる。

  これまで、述べたとおり、本ワーキング・グループにおいては、国際的大型ミリ波サブミリ波干渉計計画であるアルマ計画において、我が国の天文学コミュニティの理解の基に立案された国立天文台からの参加計画提案の評価を行ったものである。
  評価に当たっては、アルマ計画の構想の経緯や国内における検討の経緯、及び、欧米等の現状の報告及び欧米における評価・期待に留意しつつ、評価の観点を明示して、国立天文台提案のアルマ実施計画を学術的側面（科学的意義、技術的可能性）と、それらに加えてこの計画のもたらす文化・社会・教育への波及効果、国際協力・国際的意義付けの面、さらに、社会経済効果の側面から総合的な評価を行った。

  その評価結果については、「４．アルマ実施計画の評価について」で述べたところであるが、評価に携わった委員の総意として、アルマ計画への日本参加に関して、次のような指摘をするものである。

  本評価によって、適切な規模で、かつ、早期に参加を決定することが重要とされたアルマ計画への日本の参加に当たっては、国立天文台に対して、以下のような点に留意することを要請するものである。