惑星間往復技術 ── 2026年世界最前線

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1. 惑星間往復技術 ── 2026年世界最前線 2026年3月13日 石井 敦 Atsushi Ishii atsushi@couger.co.jp
2. 石井 敦 | Atsushi Ishii クーガー CEO couger.co.jp 日本IBMを経て、楽天やライコスの大規模検索エンジン開発を担当。その後、 日米韓を横断したオンラインゲーム開発の統括、Amazon Robotics Challenge上位チームへの技術支援、ホンダへのAI学習シミュレーター提供、 NEDOクラウドロボティクス開発統括などを務める。現在、人型AIプラット フォーム「LUDENS」の開発を進めている。スタンフォード大学2018年AI 特別講義の講師。電気通信大学 元客員研究員。 2 自己紹介
3. クーガー株式会社 事業概要 あらゆる人類を支援する人型AIプロダクト「レイチェル」の提供 現在、ファミリーマート7,000店舗以上にて店長を支援
4. 惑星間往復技術の全容と現状
5. 惑星間往復技術とは何か 惑星間往復技術の定義 • 惑星や小惑星などの天体へ到達し、サンプル・人員・観測データを回収して地球へ帰還するまでを含む 必要となる主要技術 • 長距離宇宙航行、精密軌道制御、天体への着陸と離陸、長期ミッション運用、地球大気圏への再突入など 技術的難易度 • 多くの宇宙技術を同時に成立させる必要があるため、惑星間往復技術の難易度は高い
6. 惑星間往復技術の現在地 一方向探査（片道ミッション） • 探査機を天体へ送り観測や測定を行う方式であり、金星・火星探査機や外惑星探査機など多くがこの形 往復探査（リターンミッション） • 天体へ到達した後、サンプルや人員を回収して地球へ帰還する方式であり技術難易度は大幅に高くなる これまでの実績 • 無人では小惑星サンプルリターンなどで往復技術が実証 • 有人での天体往復はApolloによる月往復が唯一の例 現在の宇宙開発の焦点 • 月往復・火星往復などの技術確立が次の大きな目標となり、各国や民間企業がこの分野で競争
7. 無人：惑星間往復実績（小惑星サンプルリターン） ミッションの目的 • 小惑星などの天体へ探査機を送り、表面の物質サンプルを採取して地球へ持ち帰る無人往復ミッション 技術的特徴 • 長距離宇宙航行、天体への接近と着陸、サンプル採取、地球帰還カプセルによる再突入などの統合 主な成功例 • 日本の「はやぶさ」「はやぶさ2」、米国NASAの「OSIRIS-REx」などが小惑星からのサンプル回収成功 宇宙開発への意義 • 太陽系の起源や小惑星の物質組成の解明に加え、将来の宇宙資源利用に向けた基礎データを提供 惑星間往復技術としての位置づけ • 人類が初めて実用化した惑星間往復ミッションの形態であり、将来の月・火星往復技術の先行モデル
9. 有人：惑星間往復実績（Apolloのみ） Apollo計画の概要 • 1969年から1972年にかけてNASAが実施した有人月面探査計画で、人類が初めて天体へ到達し地球へ帰 還したミッション ミッション構成 • 地球から月へ移動し月面へ着陸、その後月面から離陸して地球へ帰還するという往復ミッションを実現 技術的要素 • 大型ロケット、月着陸船、軌道ランデブー技術、地球大気圏再突入など当時の最先端宇宙技術を統合 宇宙開発史における意義 • 人類が地球以外の天体へ到達し帰還した唯一の有人往復ミッションであり、宇宙開発の歴史的成果 現在との関係 • 月往復技術は現在のArtemis計画や将来の火星ミッションの技術的基盤となっている
10. 惑星間往復を目指すプレイヤー
11. 惑星往復を目指す世界主要プレイヤー • 宇宙開発の新しい競争 月や火星への往復ミッションは現在の宇宙開発における最大の目標の一つとなっている • 国家と民間企業の参入 従来は国家宇宙機関が中心だったが、近年は民間企業が主導する大型プロジェクトも増えている • 主なプレイヤー NASA、SpaceX、中国などが月・火星往復を視野に入れた大型宇宙計画を推進 • 日本などの位置づけ 日本や欧州などは小惑星探査や無人往復ミッションで強みを持ち国際プロジェクトにも参加 • 現在の状況 2020年代は惑星往復技術を巡る国家間・企業間の競争が本格化している段階といえる
13. 有人・無人惑星間往復：NASA Artemis計画 • NASAはArtemis計画により人類を再び月へ送り、持続的な月面活動と火星探査に向けた技術基盤の構築 を進めている 月往復輸送システム • SLSロケットとOrion宇宙船による月往復輸送を軸に、人員と物資を地球と月の間での輸送システム構築 月周回拠点（Gateway） • 月周回軌道に宇宙ステーションGatewayを建設し、月面ミッションや深宇宙ミッションの中継拠点計画 無人往復ミッション • 小惑星サンプルリターンや火星サンプルリターンなどの無人往復ミッションを実施 長期目標 • 月を拠点として技術と運用経験を蓄積し、将来的には火星往復ミッションを実現することを目指す
14. 有人・無人惑星間往復：SpaceX 火星往復輸送の構想 • SpaceXは人類の火星移住を最終目標とし、地球と火星を往復する大規模輸送システムの構築を推進 Starshipシステム • 完全再利用を前提とした大型宇宙船StarshipとSuper Heavyブースターによって大量輸送と低コスト化を 実現する設計 軌道上燃料補給 • 地球周回軌道で宇宙船同士が燃料を補給することで、火星往復に必要な推進剤を確保する運用を計画 火星燃料生成 • 火星のCO2と水を利用してメタン燃料を生成し、帰還用の燃料を現地で生産する構想を採用 宇宙輸送の変化 • 民間企業が大型宇宙輸送システムを開発することで、惑星往復ミッションのコストと頻度を大きく変える 可能性がある
15. 天問1号 中国初の火星探査ミッション 2020年7月：打ち上げ 2021年2月：火星周回軌道に投入 2021年5月：着陸機が火星表面に着陸 https://jp.xinhuanet.com/2021-06/12/c_1310003784_2.htm
16. 有人・無人惑星間往復：中国 国家主導の宇宙開発 • 中国は国家プロジェクトとして宇宙開発を急速に進めており、月探査・火星探査・宇宙ステーションなど を並行して推進している 月探査計画：嫦娥（じょうが）計画 • 嫦娥計画により月周回探査、月面着陸、月サンプルリターンなど段階的に技術を実証してきた 有人月面探査 • 2030年前後の有人月面着陸を目標に大型ロケットや月着陸システムの開発を進めている 火星探査 • 「天問1号」により火星周回機・着陸機・ローバーの運用に成功 • 2028年前後に向け「天問3号」による火星サンプルリターンを計画中 長期目標 • 月面基地の建設や深宇宙探査を視野に入れ、米国と並ぶ宇宙大国としての地位を確立しようとしている
17. 無人惑星間往復：日本など • 日本の宇宙探査の特徴 日本は大型有人ミッションよりも、無人探査や高精度ミッションに強みを持つ • 小惑星サンプルリターン 「はやぶさ」「はやぶさ2」により小惑星からのサンプル回収に成功し、世界をリードする技術を確立 • 火星探査計画（MMX） 火星の衛星フォボスからサンプルを採取して地球へ持ち帰るMMXミッションを計画 • 国際協力 NASAやESAなどと協力しながら深宇宙探査やサンプルリターンミッションに参加 • 宇宙開発における役割 日本や欧州などは高度な無人探査技術を活かし、惑星往復ミッションの重要な技術パートナーとなっている
18. 惑星間往復の課題
19. 惑星間往復の課題 1. 距離と移動時間 2. 燃料問題 3. 帰還燃料問題 4. 長期滞在 5. 通信遅延
20. 距離と移動時間 惑星間距離の大きさ • 地球と火星の距離は約5,000万kmから4億km以上まで変化し、非常に長い航行が必要となる 移動時間 • 現在の化学ロケットでは火星到達までおよそ6〜9か月程度の航行が必要とされる 往復ミッションの期間 • 地球帰還までを含めるとミッション全体は2〜3年規模になる可能性がある 長期宇宙滞在の課題 • 長期間の宇宙滞在では放射線、微小重力、心理的ストレスなど人体への影響が問題となる 宇宙航行の制約 • 距離と移動時間は宇宙ミッション全体の設計に大きく影響し、燃料量、ミッション期間、宇宙船設計など 多くの要素を決定する要因となる
21. 燃料問題 ロケットの質量構成 • 宇宙ロケットは打ち上げ質量の大部分を燃料が占めており、ミッションの規模は燃料量に強く制約される 化学ロケットの限界 • 現在主流の化学ロケットでは推進効率に限界があり、長距離の惑星間ミッションでは大量の燃料が必要 質量の連鎖問題 • 燃料を増やすとロケットの重量が増え、その重量を打ち上げるためにさらに燃料が必要になる問題 ミッション設計への影響 • 燃料制約は宇宙船のサイズ、搭載できる装備、ミッション期間など宇宙探査の設計全体に影響する 惑星往復の核心課題 • 惑星間往復では「往路だけでなく帰還までの燃料」を考慮する必要があり、燃料問題は最も重要な技術課 題の一つとなる
22. 帰還燃料問題 往復ミッションの難しさ • 惑星へ行くだけでなく地球へ帰還するための燃料をどう確保するかが惑星往復ミッションの大きな課題 地球から運ぶ場合 • 帰還用燃料をすべて地球から運ぶ場合、ロケットのサイズや打ち上げ回数が大幅に増える 現地生産という発想 • そのため近年は、目的地の天体で燃料を生成するという考え方が重要視されている 火星の例 • 火星大気に多く含まれるCO₂と水を利用してメタン燃料を生成する計画が研究されている ミッション成立の鍵 • 帰還燃料の確保方法は火星往復ミッションの成立を左右する重要な要素と考えられている
23. 長期滞在 ミッション期間の長さ • 火星などの惑星往復ミッションでは移動と滞在を含めて数年規模の長期ミッションになる可能性がある 生命維持システム • 空気、水、食料などを長期間にわたって維持する生命維持システムが不可欠となる 宇宙放射線 • 地球磁場の外では宇宙放射線の影響が大きくなり、宇宙飛行士の健康への影響が懸念される 閉鎖環境での生活 • 限られた空間で長期間生活することによる心理的ストレスやチーム運用の問題も重要な課題 宇宙基地技術 • 将来的な月基地や火星基地では、資源循環や閉鎖生態系など長期滞在を支える技術が必要になる
24. 通信遅延 地球と惑星の距離による通信遅延 • 地球と火星の間では距離によって通信遅延が発生し、信号の往復には数分から数十分かかる 火星ミッションの例 • 火星との通信遅延はおよそ4〜24分程度となり、リアルタイムでの遠隔操作は基本的に不可能となる ミッション運用への影響 • 探査機やローバーの操作、着陸判断、トラブル対応などを地球から即時に行うことが難しくなる 自律性の必要性 • 深宇宙ミッションでは宇宙船や探査機が自律的に判断し行動できる能力が重要になる
25. 惑星間往復を実現する技術
26. 惑星間往復を実現する技術 1.再利用ロケット 2.大型宇宙船 3.軌道給油 4.宇宙燃料ネットワーク 5.ISRU（現地資源利用） 6.火星燃料生成 7.次世代推進
27. 再利用ロケット 宇宙輸送の最大の変化 • 再利用ロケットの登場により、宇宙輸送のコスト構造が大きく変わりつつある 従来のロケット • 従来のロケットは使い捨てであり、打ち上げごとに新しい機体を製造する必要があった 再利用という発想 • ロケットの第一段などを回収し再利用することで、打ち上げコストを大幅に削減できる 代表例 • SpaceXのFalcon 9は第一段の回収と再利用を実用化し、打ち上げ頻度とコストの両方を改善した 惑星往復への影響 • 再利用ロケットは宇宙輸送のコストを下げ、大量の物資や宇宙船を打ち上げる惑星往復ミッションを現実 的にする重要な技術となっている
28. 大型宇宙船 惑星間輸送のための宇宙船 • 惑星往復ミッションでは人員や大量の物資を長距離輸送するため、従来よりはるかに大型の宇宙船が必要 となる 輸送能力の拡大 • 火星ミッションなどでは数十トンから100トン規模の貨物輸送能力が求められ、大型宇宙船の開発が進め られている 代表例：Starship • SpaceXが開発するStarshipは人員輸送と大量貨物輸送を前提とした次世代宇宙船として設計されている 惑星輸送インフラ • 将来的には大型宇宙船が地球、月、火星の間を定期的に往復する宇宙輸送インフラとなる可能性がある
29. https://designfreedom.space/starship-interior-concept/ Starship構造イメージ https://designfreedom.space/starship-interior-concept/
30. https://www.humanmars.net/search/label/Starship%20interior Starship内部空間コンセプト・上部 タンク・倉庫 フライトデッキ 食堂・交流の場 乗組員ポッド
31. https://www.humanmars.net/search/label/Starship%20interior Starship内部空間コンセプト・下部 フィットネス・御手洗など 実験ラック・倉庫 外部ハッチ
32. 軌道給油 宇宙空間での燃料補給 • 軌道給油とは宇宙空間で宇宙船同士が燃料を補給する技術であり、大型ミッションの実現に不可欠 打ち上げ制約の緩和 • 一度に大量の燃料を打ち上げる必要がなくなり、複数回の打ち上げで宇宙船に燃料を補給可能 火星ミッションへの応用 • Starshipの火星ミッションでは地球周回軌道で燃料補給を行い、火星往復に必要な推進剤を確保する計画 宇宙輸送の拡張 • 軌道給油が実用化されれば、宇宙船の航行距離やミッション規模を大きく拡張できる
33. 下から上に給油
34. 宇宙燃料ネットワーク 宇宙輸送インフラの構想 • 将来的には宇宙空間に燃料補給拠点を配置し、宇宙船が航行途中で燃料を補給できるネットワークが必要 宇宙のガソリンスタンド • 地球周回軌道、月周回軌道、月面などに燃料拠点を設置することで宇宙輸送の効率が大きく向上する 資源利用との連携 • 月や小惑星の水資源を利用して水素や酸素の燃料を生成する構想も研究されている 惑星間輸送の基盤 • 宇宙燃料ネットワークが整備されれば、惑星間ミッションの頻度や規模は大きく拡大すると想定
35. ISRU（現地資源利用） ISRUとは • ISRU（In-Situ Resource Utilization）は、月や火星などの天体に存在する資源をその場で利用する技術 宇宙輸送の制約 • 宇宙では地球からすべての資源を運ぶことが非常に困難であり、現地資源の利用が重要になる 利用できる資源 • 月や火星には水氷や鉱物資源が存在すると考えられており、水・酸素・燃料の生成に利用できる可能性 宇宙基地との関係 • 月基地や火星基地では現地資源を活用することで輸送コストを大きく削減できる 惑星往復への影響 • ISRUは帰還燃料や生命維持資源の確保を可能にし、長期宇宙ミッションの成立を支える重要技術
36. 火星燃料生成 火星大気の特徴 • 火星の大気は主にCO₂で構成されており、この資源を利用して燃料を生成する研究が進められている サバティエ反応 • CO₂と水素を反応させてメタンと水を生成する化学反応で、火星燃料生成の有力な方法とされている メタンロケット燃料 • 生成されたメタンはロケット燃料として使用でき、火星からの帰還ミッションに利用できる ミッション設計への影響 • 現地で燃料を生産できれば地球から運ぶ燃料を大幅に減らすことができる 火星往復の鍵 • 火星燃料生成は将来の有人火星ミッションを成立させるための重要な技術と考えられている
37. 次世代推進 現在の推進技術の限界 • 現在の宇宙ミッションの多くは化学ロケットを使用しており、推進効率や航行時間に限界がある 核熱ロケット • 原子炉の熱を利用して推進剤を加熱する方式で、化学ロケットより高い推進効率が期待されている 電気推進 • イオンエンジンなどの電気推進は高効率で長時間の推進が可能であり、深宇宙ミッションで利用 将来技術 • 核電気推進や核融合推進など、さらに高効率な宇宙推進技術の研究も進められている 惑星間移動の変化 • これらの次世代推進技術が実用化されれば、惑星間移動時間の短縮や大型ミッションの実現の可能性
38. AIによる加速
39. 自律航行AI 宇宙航行の複雑さ • 惑星間航行では重力、軌道、燃料など多くの要素を考慮した精密な航行制御が必要になる 通信遅延の問題 • 深宇宙ではリアルタイム操作が困難なため、宇宙船自身が航行判断を行う必要がある AIによる航行制御 • AIは軌道調整、姿勢制御、障害回避などの航行判断を自律的に行うことができる 着陸ミッションへの応用 • 月や火星への着陸ではAIによる地形認識や安全な着陸地点の選択が重要になる
40. 探査AI 探査データの増加 • 深宇宙探査では膨大な観測データが生成され、すべてを地球で分析することは困難になりつつある AIによるデータ解析 • AIは画像解析や地形分析を行い、科学的価値の高い観測対象を選択することができる 探査ミッションの効率化 • 探査AIはサンプル採取地点の判断や探査ルートの選択などを自律的に行うことが可能 宇宙ロボットとの連携 • 将来の宇宙探査ではAIとロボットが連携し、人間の代わりに多くの探査活動を実行することを期待
41. 基地運用AI 宇宙基地の運用課題 • 月基地や火星基地では限られた人数で多くの設備を管理する必要があり、効率的な運用が重要となる 設備管理と故障対応 • AIは電力システム、生命維持装置、通信設備など基地インフラの状態を常時監視し、異常の早期検知や故 障予測を行う ロボットとの連携 • 建設作業や資源採掘などの作業をロボットが担当し、AIが作業計画や運用を管理する形が想定されている 人間の活動支援 • AIは作業計画の提示や情報整理などを行い、宇宙飛行士の活動を支援する役割を持つ 将来の宇宙基地 • 月基地や火星基地ではAIが基地運用の中枢となり、人間と協力して長期滞在を支える想定
42. 惑星間往復が実現する未来
43. 宇宙インフラの形成（月基地・火星基地） 月基地の役割 • 月は地球から最も近い天体であり、宇宙開発の前線基地として利用される可能性が高い 宇宙輸送の拠点 • 月周回拠点や月面基地は、深宇宙ミッションの補給基地や中継拠点として機能する 火星基地の構想 • 将来的には火星にも基地が建設され、長期滞在や科学探査の拠点となることが想定されている 資源利用と自立性 • 月や火星の資源を活用することで、水・酸素・燃料などを現地で確保することが可能になる 宇宙インフラの拡大 • 月基地や火星基地が整備されることで、太陽系規模の宇宙インフラが形成されていく可能性がある
44. まとめ
45. まとめ 惑星間往復技術の意味 • 惑星や小惑星へ到達し地球へ帰還する技術は、宇宙探査の中でも最も高度で重要な技術領域の一つ 現在の宇宙開発 • NASA、SpaceX、中国などが月や火星への往復ミッションを目標に技術開発を進めている 主な技術課題 • 長距離航行、燃料問題、帰還燃料、長期滞在、通信遅延など多くの課題が存在する 技術革新 • 再利用ロケット、大型宇宙船、軌道給油、ISRU、次世代推進、AIなどの技術が課題解決の鍵となる 未来の可能性 • 惑星間往復技術は、宇宙インフラの形成と人類文明の太陽系への拡張を支える基盤技術となる
46. ありがとうございました https://www.linkedin.com/in/atsushi-ishii/ 石井 敦 Atsushi Ishii atsushi@couger.co.jp https://www.facebook.com/atsushi.ishii.xai