Space exploration

Japanese: 宇宙開発 - うちゅうかいはつ（英語表記）space exploration

A series of activities that send humans and observation equipment such as optical cameras and radar into outer space, or what is known as outer space, to gain new knowledge or directly benefit human life. In the United States and other countries, the term "space exploration" is used, but in Japan, the term "space development" is more commonly used, and "space activities" is also preferred. Observations outside the atmosphere have provided new knowledge that was unimaginable from observations that were previously only conducted from the ground, and flights in outer space have paved the way for revolutionary and diverse uses of outer space.

The space race between the two superpowers, the United States and the Soviet Union, which was fought during the missile gap after World War II, aimed at boosting national prestige. However, after the end of the manned lunar exploration missions by the Apollo program, the US started to gradually decline due to economic and social problems in the US. In the late 1980s, with the rise in awareness of protecting the global environment worldwide, satellites came into the spotlight as a means of monitoring the Earth and helping to prevent disasters. Furthermore, with the Cold War easing and ending, each country's space development diversified, with each country securing its own technology, and international cooperation projects began to take shape financially, and we entered the era of space business, which began with the launch of commercial satellites.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

History of Space Development

Prehistory of space development

In order to begin the activity of space development, it was necessary to first turn our attention to space. Its history is surprisingly old, with Lucian writing a fantasy tale of travel to the moon in ancient Greece. In the 8th century in the Orient, a legend was born in which Emperor Xuanzong of the Tang Dynasty (reigned 712-756) visited a palace on the moon using the art of divination. Japan also had "The Tale of the Bamboo Cutter" from the late 9th century. In the 17th century, Galileo used a telescope to confirm that there were mountains and plains on the moon, which led to a re-examination of Lucian's old book and multiple reprints. Around the same time, Kepler wrote a novel about fairies taking humans to the moon after announcing his famous three laws of planetary motion. Such imaginative travel novels were all the rage at the time, with works such as Man in the Moon (1638) by the Englishman Francis Godwin (1562-1633) and A Voyage to the Moon (1649) by the Frenchman Cyrano de Bergerac. Godwin thought of being drawn there by a swan, while Bergerac decided to fly there using a kind of slingshot-like device.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Scientific development

By the middle of the 19th century, scientific knowledge had gradually advanced and become common. French novelist Verne published From the Earth to the Moon, in which a man in a container was launched from a 300-meter-long cannon. American astronomer Hale also wrote The Brick Moon, in which he presented the idea of what would later become artificial satellites. At the end of the 19th century, German Hermann Ganswindt (1856-1934) introduced the idea of rocket spacecraft to the world, but it was the Russian Tsiolkovsky who first fully developed rocket theory. He clarified the importance of the mass ratio and ejection speed of the rocket, and published a paper titled "Exploring Outer Space by Rockets" in 1903. Then, in 1919, the American Goddard described the arrival of the moon by a multi-stage rocket in his paper "Method of Reaching Extremely High Altitudes". He also successfully conducted the first liquid-fuel rocket flight experiment in 1926. The German Oberth further developed the use of multi-stage rockets, writing Rockets for Interplanetary Space in 1923, in which he clearly stated that rockets were essential for space flight. Then in 1942, the V2 rocket appeared, which was revolutionary in size and equipped with a guidance system. The V2 itself was one of Germany's new weapons, and space flight must have been on the mind of its developer, von Braun.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Scientific and technological foundations of space development

The first thing required to launch into space against the gravitational force of the Earth is to overcome it, and the development of rocket technology was the first condition for this. Rockets generate a strong thrust by consuming a large amount of propellant in a short time. Moreover, this force can be exerted even in a vacuum. It is important that the rocket body is as light as possible while at the same time maintaining sufficient strength. For launched rockets and other flying objects, it is essential that their trajectory and attitude are properly guided and controlled, and so the technology of radio guidance and inertial guidance has been developed. For onboard equipment, radio technology must be established in order for it to function perfectly for a specified period of time and for observation results to be transmitted from far away to the ground. A rocket as a whole has a large number of parts, and these parts must be highly reliable. The problem arose of how to assemble the entire system in order to harmoniously improve this reliability and safety and achieve effectiveness, and this gave rise to the field of systems engineering management. These technological developments are all cutting-edge, and at the same time, it is necessary to concentrate many related fields on them. The fact that space exploration is too much for a single research institute or company to handle has led to the creation of what is known as big science, funded by national budgets, and the huge project of space exploration has come to be seen as a symbol of national prestige. The same can be seen in the development of atomic energy, which began during World War II.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Purpose of space development

Space development was first discussed during the Cold War, after the Second World War. Since there is essentially no difference between intercontinental ballistic missiles and rockets for launching artificial satellites, the primary purpose of space development was military use. Instead of long-distance reconnaissance aircraft, the value of reconnaissance satellites was highly valued. Secondly, the display of national power, that is, national prestige, was emphasized. For example, when the launches of Sputnik 1 and Vostok 1 were successful, the Soviet Union boasted that "this is a victory for the socialist system." Thirdly, the importance of satellites as a means of purely scientific basic research, which gave birth to a new academic field called space science. Fourthly, the intention was to make artificial satellites directly useful for human life, and artificial satellites for this purpose are called practical satellites. The first practical satellite was the meteorological satellite TIROS 1 in 1960, and since then, various types of satellites have been launched for communication, meteorological observation, navigation, geodesy, earth resource exploration, global environmental conservation, and space environment utilization, and have achieved great results.

One of the things that space development has brought about is the ripple effect (spin-off) of space technology. This makes full use of cutting-edge technology, and that technology has been used in various fields. For example, there are various applications such as the development of lightweight, high-tensile steel for rocket bodies, the development of ceramics for rocket warheads and re-entry, the application of power sources for artificial satellites, the development of long-distance communication technology, material science in a weightless state, and life science.

Another thing that cannot be overlooked is the promotion of international cooperation through space development. The Treaty on the Peaceful Uses of Outer Space was created, and there has been a growing movement to share observation results and to carry out space programs through international cooperation.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Unmanned space exploration of the solar system

Space exploration began with the elucidation of the physical characteristics of the atmosphere using sounding rockets. The V2, which appeared as a German weapon, was launched from the United States in the fall of 1946 and revealed that the sun was emitting short ultraviolet rays that could not be observed from the ground. Since then, many sounding rockets have been launched, but artificial satellites were born to extend observation time and expand local observation to a global scale.

The world's first artificial satellite was the Soviet Union's Sputnik 1, launched on October 4, 1957. It was a sphere with a diameter of 58 centimeters and a weight of about 84 kilograms, and measured the atmospheric density at very high altitudes. The first American artificial satellite, Explorer 1 (launched on February 1, 1958), discovered the radioactive belt (Van Allen belt) that surrounds the Earth in a doughnut shape. Artificial satellites for scientific research like this are called scientific satellites. Although the term is often used to refer to unmanned spacecraft, scientific research is also the main purpose of manned spacecraft. As the orbits of artificial satellites have extended from around the Earth, we have been able to learn about the solar wind emitted from the Sun and the state of the magnetosphere that surrounds the Earth in three dimensions.

Meanwhile, with the emergence of artificial planets that escape the gravitational pull of the Earth and orbit the Sun, various space probes began to play an active role in exploring the Moon, Venus, Mars, Mercury, Jupiter, Saturn, and other planets. The first successful probe was the American Mariner 2, launched on August 27, 1962, which passed 34,000 km from Venus after a 109-day flight and reported on the surface temperature of Venus and the composition of its atmosphere. Mariner 4, launched on November 28, 1964, approached Mars to within about 9,800 km and transmitted 22 photographs of the surface, but did not see the expected glimpse.

The first successful soft landing on the Moon was the Soviet Union's Luna 9 (launched January 31, 1966), which sent back panoramic photographs of the Moon's surface. The first soft landing on a planet was the Soviet Union's Venus 4 (launched June 12, 1967), which measured the atmosphere and weather. The first soft landing on Mars was the Soviet Union's Mars 3 (launched May 28, 1971), which succeeded in December of the same year.

The first Mercury probe was the American Mariner 10, which was launched on November 3, 1973, and in March of the following year came within 640 kilometers of Mercury, confirming that the surface of Mercury is identical to that of the Moon.

The United States launched Pioneer 10 on March 3, 1972, which approached Jupiter in December of the following year and transmitted images of its surface patterns and the bizarre appearance of Jupiter's moon Ganymede. Pioneer 11 (launched on April 6, 1973) also successfully observed Jupiter in December 1974 and Saturn in September 1979. Pioneer 10 and 11 left the solar system in June 1983 and February 1990, respectively. Meanwhile, Voyager 1 was launched from the United States on September 5, 1977, and first approached Jupiter in March 1979, then approached Saturn in November 1980, observing the fine structure of Saturn's rings and its moon Titan. Voyager 2 was launched on August 20, 1977, shortly before Voyager 1, and made its closest approach to Saturn in August 1981, revealing finer details of the rings, before heading on to Uranus.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Manned Space Flight Plan

The Soviet Union's Sputnik 2 (launched on November 3, 1957) carried a dog and spent a week in space, which predicted the appearance of a spacecraft carrying humans in the future. In response, the United States launched Project Mercury to realize a manned satellite. The Mercury capsule weighed 1.3 tons and was designed for one person. Seven astronauts were selected and their training began. However, the Soviet Union was also planning a one-person spacecraft, weighing 4.7 tons. In August 1960, the Soviet Union safely retrieved Sputnik 5, carrying two dogs, suggesting that manned flight was near. Then, on April 12, 1961, manned flight was finally realized. The spacecraft was named Vostok 1, and the occupant was Gagarin. It orbited the Earth in 1 hour and 48 minutes and landed safely in Soviet territory. Gagarin, who saw the Earth from outer space, left behind the famous quote, "The Earth was blue..." This was the first record of humans setting out into space, and marked the beginning of the era of full-scale manned space flight.

Project Mercury, which lagged behind Vostok, succeeded in orbiting the Earth three times on February 20, 1962, with Friendship 7 carrying Glenn John H. Glenn (1921-2016). After single-seater spacecraft, two- or three-seater spacecraft appeared. The Soviet Voskhod 1, launched on October 12, 1964, had three people and orbited the Earth 16 times, and Voskhod 2, launched on March 18, 1965, had two people, one of whom, AA Leonov (1934-2019), left the spacecraft and performed the world's first extravehicular activity for 20 minutes. The first two-seater spacecraft in the United States was Gemini 3 in March 1965. This was to master the rendezvous and docking techniques required for the Apollo program. The first successful rendezvous was on December 15, 1965, between Gemini 6 (launched December 15, 1965) and Gemini 7 (launched December 4, 1965). Gemini 8 then performed the first ever docking with the Agena target vehicle on March 16, 1966. The Soviet Union also performed a docking between Soyuz 4 (single crew, launched January 14, 1969) and Soyuz 5 (three crew, launched January 15, 1969), with the two crew members of Soyuz 5 transferring to Soyuz 4.

Apollo 11, launched on July 16, 1969, successfully completed the first manned moon landing on July 20. Armstrong and Edwin Eugene Aldrin Jr. (1930- ) set foot on the moon, and Armstrong famously said, "That's one small step for man, one giant leap for mankind." The round-trip flight to the moon took 195 hours and 19 minutes.

The Soviet Union's Soyuz 11 (launched on June 6, 1971) docked with Salyut 1, which had been launched into orbit earlier, and the three crew members transferred to the Salyut to conduct various experiments. The Soyuz returned to Earth on June 30, but the three crew members were found dead. The flight time was about 570 hours, and it was the beginning of the space station.

As a post-Apollo project, the Skylab project was implemented in 1973, in which the inside of the third stage of the Saturn V rocket used to launch the Apollo spacecraft was modified to create a space station. On May 14, 1973, the Saturn V was launched, and an unmanned laboratory (Skylab 1) was put into orbit. On May 25, the Apollo spacecraft (Skylab 2), excluding the lunar landing section, was launched by a Saturn IB, docked with Skylab 1, and three people transferred on board. Various scientific and technological experiments were carried out in Skylab 1, and it returned after 28 days in space. The next Skylab 3 was launched on July 28, 1973, and stayed in space for 59 days. The last Skylab 4 was launched on November 16 of the same year, extending the record of staying in space to 84 days, and the Skylab project ended successfully. The unmanned Skylab 1 broke up and fell over southwestern Australia on July 12, 1979. Its initial altitude was 440 km. The Soviet Salyut was launched up to T7, and the first T7 docked with the Soyuz. T7 was launched on August 19, 1982, and returned on December 10. The second female cosmonaut in space, Svetlana Savitskaya (1948- ), was on board the spacecraft.

After Skylab, the United States began flying the Space Shuttle, which was intended to save costs by using and recovering the vehicle dozens of times. In addition to scientific and technological experiments, the shuttle was intended to assemble the next-generation space station and launch artificial satellites from it.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Global and Japanese trends

As of the end of December 2007, the number of artificial satellites launched around the world since Sputnik 1 had reached 5,942. Of these, many have been lost or retrieved. Nearly 97% of these are artificial satellites, and although the exact number is unknown, it is estimated that the majority of these are military satellites (the United States announces military satellites as such after launch, but since the Soviet era, Russia has referred to them all as "Cosmos," without distinction between military and scientific satellites, and in reality, most of these are for military purposes).

It is clear that the Soviet Union and the United States have far surpassed other countries in space development, followed by France, China, and India. France focused on developing medium-range ballistic missiles, and after further tinkering with them, launched its own artificial satellite A1 (42 kilograms) into orbit on November 26, 1965 using its domestically produced rocket, the Diamant. Japan launched its first satellite, the Osumi (24 kilograms), on February 11, 1970. China then launched the Oriental Red (173 kilograms) on April 24 of the same year, but this was more than seven times the weight of the Osumi. Britain, which was developing from medium-range ballistic missiles to intercontinental ballistic missiles, made surprisingly slow progress, and it was not until October 28, 1971 that it launched an artificial satellite into orbit on its own. It was named Prospero (66 kg) and was launched by a Black Arrow rocket from Woomera, Australia, but subsequent rocket malfunctions led to the launch being cancelled from Woomera.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Forms of international cooperation

In addition to putting domestically manufactured satellites into orbit using domestically manufactured rockets, it is also not uncommon for a country to load domestically manufactured observation instruments onto a foreign satellite and launch it, or to manufacture the satellite itself domestically but outsource the launch to a foreign country.

Space development is an activity that involves a cycle of launching various satellites by rocket, putting them into orbit, operating them, receiving data, processing and analyzing it, and then re-entering the atmosphere, dropping them down, and retrieving them, and it inherently has a cross-border scope. This has resulted in rising costs, and the current situation is that it is no longer possible for a single country or organization to cover the costs. In the fields of scientific exploration and earth observation, there have been an increasing number of cases in which multiple countries carry out joint research by equipping a single satellite with observation equipment, and this has produced some results.

For example, on April 26, 1962, the Ereel 1 satellite, loaded with British-made ionospheric observation equipment, was launched from the United States, and on September 29, 1962, the Canadian-made Alouette 1 (145 kg) was launched on an American rocket. On December 15, 1964, the Italian-made San Marco 1 satellite was launched by an Italian team on an American rocket from a US launch site. Japan's three geostationary satellites for weather, communications, and broadcasting were also launched on NASA's Delta rockets in 1977 and 1978, respectively.

Other international collaborative projects include the American Jupiter probe Galileo and the Hubble Space Telescope (jointly operated by NASA and ESA), the European solar polar orbiter Ulysses (jointly operated by NASA and ESA), and Japan's Geotail, which observes the Earth's magnetotail (jointly operated by NASA and the Institute of Space and Astronautical Science).

Even in the field of practical satellites, satellites for domestic use, as well as those for the International Mobile Satellite Organization (IMSO), International Telecommunications Satellite Organization (ITSO), and the European Telecommunications Satellite Organization (Eutelsat), are increasingly ordered and manufactured by manufacturers in each country as part of the international space business, and then launched on rockets from other countries or the American Space Shuttle, and operated by each organization. In the satellite launch business, Russia and China are also trying to provide launch services that are cheaper and more reliable than those offered by Western countries, and satellite users are being forced to make a major decision when it comes to choosing the launch rocket to use.

As the Space Shuttle entered the practical stage, it became common to launch observation equipment and artificial satellites by space shuttle, and non-Americans began to ride on board. A Czechoslovakian astronaut had already boarded the Soviet Soyuz 28, launched on March 2, 1978, and docked with the Salyut 6 unmanned spacecraft, which had been flying since September 29, 1977. This type of international spacecraft was later launched between Poland and East Germany. Also, on July 15, 1975, the Soyuz 19 and the Apollo spacecraft were launched on the same day, and after docking, the astronauts from both sides transferred to each other and exchanged messages (Apollo/Soyuz docking project). It is said that the biggest difficulty at that time was the problem of communication between English and Russian. International cooperation in space development is being promoted in various forms. On April 28, 2001, American businessman Dennis Tito became the first private citizen to board a Russian Soyuz for an estimated cost of $20 million and stay at the International Space Station (ISS) for six days, marking the beginning of commercial space travel. On April 26, 2002, South African billionaire Mark Shuttle paid $20 million to board a Soyuz and stay at the ISS for about a week.

The third-generation space station "Mir", developed in the Soviet Union and launched on February 19, 1986, was used not only by eastern Europeans, but also by astronauts from Western countries as part of space business. Mir was later expanded with the original core module, Crystal, Kvant (2 modules), Spectrum and Proleader modules, and became a large space station with a total weight of about 123 tons in April 1996. After the Cold War easing, Russia also participated in the International Space Station (ISS) program, and from June 1995 to June 1998, nine combined Space Shuttle/Mir missions were conducted in the first phase of the ISS program, providing a venue for American and Russian astronauts to take part. Meanwhile, Mir was aging, and its role as the only space station was transferred to the construction of the ISS from the second phase on November 20, 1998 (the launch of the first ISS component, "Zarya"). There were many voices in Russia calling for Mir to be kept alive, but in December 2000 the Russian government decided to abandon Mir due to financial difficulties.The following year, on March 23, 2001, Mir re-entered the atmosphere and broke up into pieces, falling into the South Pacific, ending its 15-year operation.

The new ISS plan, which began in 1984 with a request from U.S. President Reagan to include Japan, Europe, and Canada, underwent numerous design changes, but in 1993, following a political decision between the U.S. and Russia to include Russia, it became the largest international space cooperation project in the world, involving 15 countries.

Meanwhile, China, which had been steadily preparing for manned activities, had launched the unmanned spacecraft Shenzhou four times (November 21, 1999, January 10, 2001, March 25, 2002, and December 30 of the same year), and on October 15, 2003, it successfully launched its first manned spacecraft, Shenzhou 5, making China the third country in the world to launch a manned spacecraft.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

Space development systems and their major agencies in each country

In Japan, there was previously the Space Activities Committee as the government agency responsible for space development and utilization policy. The committee planned and deliberated important policies related to space development and offered its opinions to the Prime Minister. However, due to the central government reorganization in January 2001, the committee came under the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology and became a transitional organization involved only in the activities of the National Space Development Agency of Japan (NASDA).

Subsequently, the fundamental Basic Space Law was enacted (May 21, 2008), the National Space Development Strategic Headquarters was established, and the Basic Space Law was formulated.

Research institutes included the National Aerospace Laboratory (NAL, an independent administrative institution since April 2001) and the Institute of Space and Astronautical Science (ISAS, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology). The latter had an affiliated facility, the Kagoshima Space Center (launch site), in Uchinoura, Kimotsuki-cho, Kagoshima Prefecture. In addition, there was the National Space Development Agency of Japan, a special corporation jointly administered by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, the Ministry of Internal Affairs and Communications, and the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, and its affiliated facilities included the Tanegashima Space Center (launch site) and Tsukuba Space Center. These three space agencies under the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (NASDA, National Aerospace Laboratory, and Institute of Space and Astronautical Science) were integrated in October 2003 to form a new independent administrative institution, the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). As a result, the Kagoshima Space Center was renamed the Uchinoura Space Center.

The National Aeronautics and Space Administration (NASA) is a government agency that has 14 facilities across the United States, and conducts research and development in aerospace. It also has satellite tracking and data acquisition facilities around the world, as well as satellite sub-institutions such as the Ames Research Center, Johnson Space Center, Marshall Space Flight Center, Kennedy Space Center, Goddard Space Flight Center, Jet Propulsion Laboratory, Langley Research Center, Glenn Research Center, and Stennis Space Center.

In Europe, the European Space Research Organization (ESRO) and the European Rocket Development Organization (ELDO) were separate organizations, but they merged into the European Space Agency (ESA) in May 1975. The member countries are Austria, France, Germany, the United Kingdom, Italy, the Netherlands, Switzerland, Belgium, Denmark, Sweden, Spain, Ireland, Norway, Finland, and Portugal (Canada is a cooperating country), and the headquarters is in Paris. France is an important member of ESA, but it also has its own space agency, the Centre National des Esprits de Space (CNES). Germany is also a major member of ESA, but it has its own space agency, the Laboratoire National de l'Aeronautics et de Space (DLR).

Meanwhile, after the easing of the Cold War, Russia also launched the new Russian Space Agency (RSA) (later renamed the Russian Aerospace Agency, or RASA), and as a major power, has been proactive in space development both domestically and through international cooperation, as well as in launching commercial satellites.

[Ichiro Shinra/Akira Kubozono]

The Future of Space Development

Ever since life first appeared on Earth, humans have expanded their domain of activity from the sea to land, and from land to the sky. As an extension of the evolution of life, we humans are now using science and technology to expand our domain of activity into space.

Since ancient times, human beings have continued to seek answers to fundamental questions such as the existence of the universe and the solar system, and the origin of the Earth and the life forms that inhabit it. Scientific research into the universe that answers these questions is becoming increasingly important as it aims to expand the intellectual frontier of humanity. The various insights and knowledge gained through these research are expected to give rise to new views of the universe, the Earth, and life, and contribute to the creation of new ideas and cultures and the realization of an intelligent and mature society.

Satellite communication and broadcasting, navigation of aviation, ships, automobiles, etc. using global positioning systems (GPS), and weather forecasts using weather satellites have already become indispensable for people's lives. The use of these satellite systems will become increasingly sophisticated in the future, and will contribute to high-quality, rich lives as an important system that will support the future advanced information and communication society. In addition, progress is expected in the development of new materials and pharmaceuticals that utilize the characteristics of outer space such as weightless space.

On the other hand, the use of satellites is thought to be possible to regularly and with high accuracy observe changes in weather, oceans, and surfaces, global warming, greenery decline and desertification, ozone layer conditions, disaster occurrence situations, etc., and space development has the potential to contribute significantly to the promotion of earth science and conservation of the global environment.

Furthermore, space technology, which requires high reliability and response to harsh environments, is a cutting-edge comprehensive technology that requires the creation of science and technology from a wide range of fields. The tireless efforts to develop and improve space technology will contribute to the creation of new technologies in a variety of fields, such as materials, computers, robots, electronics, communications, information processing, and more, as well as the creation of new industries with added value using these technologies. At the same time, the space travel business for ordinary people will gradually begin to fully develop.

Furthermore, the unknown universe is one of the greatest challenges for the next generation of youth, and passing on this dream and spirit of challenge to youth through space development will encourage future human resources not only in science and technology but also in a wide range of fields, and contribute to the maintenance of humanity's economic and social vitality.

In Japan, the company fully recognizes the significance of space development, and since the start of pencil rocket research at the University of Tokyo's Industrial Technology Research Institute in 1955, efforts have been made by those involved. As a result, space science has achieved high international acclaim in many fields. In addition, it has gradually expanded its independent development efforts for space development in real-world applications such as communications, broadcasting, weather, earth observation, and space environment use, and by launching H-IIA and H-IIB rockets and developing various satellites, it has achieved international standards of technology and capabilities in some fields. However, entering the space commercial business, which the US, Europe, Russia, and China has begun to focus on, particularly in the field of satellite launch services, there are many issues that need to be overcome, such as reducing launch rocket costs and improving reliability.

If we look overseas, in the US and Russia space development, the focus is shifting from promoting national prestige and promoting projects with strong military and military implications, to changing military and civilian space technology, with emphasis on economic and efficiency, to developing cutting-edge technologies for the future. With the addition of Europe, which leads the global launch market, and China, which has been promoting independent technology development from its own standpoint, there is an even stronger movement to emphasize commercial use in global space development. Furthermore, Russia will be participating as a new partner in the International Space Station Project, which was previously carried out in the four poles of Japan, Canada, Europe and the United States, the trend of placing importance on international cooperation in large space development projects is becoming the mainstream of global space development in the future. In this way, it is thought that emphasis on commercial use and international cooperation will be a key issue for global space development.

Amidst the above major changes in the situation both domestically and internationally, Japan's space development is at a stage where it is necessary to take a new stage. Japan is strongly hoping to reaffirm the significance of space development, and to fully recognize the trend of emphasizing commercial use and international cooperation in space development around the world, and to improve the technology and capabilities of space development that it has cultivated so far, while aiming to fully utilize unmanned and manned space from a global perspective, and play an active role in space business and global space development.

［新羅一郎・久保園晃］

になったんです。 English: The first thing you can do is to find the best one to do . Japan's Space Development - Endless Dreams for Endless Spaces (2009, Gakken Marketing) ▽ "Each year edition of "Aerospace Yearbook" compiled by the Japan Aviation Association and published by the Aerospace Yearbook" ▽ "Each year edition of "Space Guide" compiled by the Japan Space Boys' Club and supervised by Matakawa Yasunobu and Mori Mamoru Mamoru" ▽ "Nakano Fujio, Japan Space Development (Bunshun Shinsho)" ▽ "Two Scientists Aiming for the Moon: The Trails of Apollo and Sputnik" (Chuko Shinsho)" ▽ "Nakatomi Nobuo, "The Wonders of NASA Space Exploration - This is the Realm of the Space" (Kodansha + α Bunko)"

Sputnik 1
The world's first satellite was launched by the Soviet Union (now Russia) on October 4, 1957. It has a diameter of 58cm and weighs 83.6kg. The surface is made of aluminum alloy and has four antennas attached. Photographed as replica ©NASA ">

Sputnik 1

Planetary spacecraft "Mariner" (image)
The first planetary probe made by the United States to successfully operate, the Mariner No. 2. It was launched on August 27, 1962. It was 3.66m in length and weighed 202.8kg. It approached Venus and achieved results in observations of the atmosphere and surface temperature, etc. ©NASA/JPL ">

Planetary spacecraft "Mariner" (image)

Planetary spacecraft "Pioneer" (image)
Pioneer No. 10 was launched by the United States on March 2, 1972 (US time) with the aim of humanity's first exoplanet exploration. The following year it approached Jupiter in December, then flew through the solar system and beyond. Communications stopped in January 2003 ©NASA ">

Planetary spacecraft "Pioneer" (image)

The Voyager planetary probe (image)
American planetary probe. No. 2 was launched on August 20, 1977, and No. 1 was launched on September 5, 1977. The two planes observed a total of 48 satellites: Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune. In 1990, No. 1 successfully photographed the entire solar system at a position 5.9 billion km from Earth ©NASA/JPL ">

The Voyager planetary probe (image)

Apollo 11: First manned moon landing and lunar activities
On July 20, 1969 (Japan time), Apollo 11 landed on the moon for the first time. The astronauts set up scientific instruments on the moon's surface and collected rock and soil samples. ©NASA

Apollo 11 was the first manned moon landing and the first lunar landing in history.

Space Laboratory "Sky Love"
No. 1 was launched on May 14, 1973 (US time). Total length 36m and total weight 76t. The cylindrical part was approximately 15m and diameter 6.6m, and was divided into work areas and residential areas. The photo was taken from No. 4, which was launched on November 16th of the same year. NASA ">

Space Laboratory "Sky Love"

Satellite "Osumi"
Japan's first artificial satellite. Its total length is 1m and weighs approximately 24kg. The black spherical part is a fourth stage solid rocket, and the frustocone part is equipped with equipment ©JAXA ">

Satellite "Osumi"

Space Shuttle launch
The first space shuttle was launched on April 12, 1981 ©NASA ">

Space Shuttle launch

Jupiter probe "Galileo"
It appears to be released from the space shuttle "Atlantis". Total length 5.3m. In addition to two large and small antennas installed on the top of the main unit, it is equipped with measuring equipment such as CCD cameras and magnetic sensors, and nuclear batteries. ©NASA/Smithsonian Institution ">

Jupiter probe "Galileo"

Hubble Space Telescope
It runs in orbit around the Earth at an altitude of approximately 570km. Total length 13.1m and weighs 11t. The left side is the front, and you can see that the opening is open. ©NASA ">Available from near-ultraviolet rays to visible light and near-infrared rays can be observed.

Hubble Space Telescope

International Space Station (ISS)
A manned experimental facility developed and operated in cooperation with 15 countries around the world. The maximum number of people stays is 6. It travels around the Earth orbit at an altitude of approximately 400km at approximately 7.7km per second (about 90 minutes per lap). The truss (side in the photo) is 108.4m long, and the eight solar cell paddles (set of two) are 35.5m long. Photo taken from the space shuttle "Discovery" on March 25, 2009 (US time). © NASA ">

International Space Station (ISS)

Experiment Building "Kibo"
Japan's first manned experimental facility (for the photo) is a part of the International Space Station (ISS). The cylindrical section is the onboard laboratory, with a length of 11.2m and a diameter of 4.4m. The top of the inboard storage room. The outboard experiment platform connected to the right is 5.2m long and 5m wide. The robot arm extends from the onboard laboratory. The main part is ©JAXA/NASA ">, which was carried by the space shuttle between 2008 and 2009 (Heisei 20-21).

Experiment Building "Kibo"

Orbital Science Space Station "Meer"
It was launched in 1986 by the former Soviet Union. It was originally about 13m in length and about 4m in diameter. It was docked repeatedly with the spacecraft, reaching a total length of about 30m. A total of 105 astronauts stayed at ©NASA ">

Orbital Science Space Station "Meer"

Tanegashima Space Center
Japan's largest rocket launch site, located at the southeastern tip of Tanegashima. It carries out a series of tasks such as rocket assembly, satellite installation, launching, and tracking. Minami Tanegocho, Kumage District, Kagoshima Prefecture ©JAXA ">

Tanegashima Space Center

Kennedy Space Center
The main facility of the National Aeronautics and Space Administration (NASA). The space shuttle assembly building shown in the photo is 160m high. The crawler way extends to the point of fire along the coast. Florida, USA © NASA/Bill White ">

Kennedy Space Center

ESA Headquarters
The central agency responsible for decision-making for the activities of the ESA (European Space Agency). Paris, France ©ESA-S.Corvaja ">

ESA Headquarters

H-IIA Rocket
Unit 31 was launched by Tanegashima Space Center at 3:20pm on November 2, 2016. Total length 53m. ©MHI/JAXA ">Equipped with the geostationary weather satellite "Himawari No. 9" and launched into designated orbit.

H-IIA Rocket

H-IIB Rocket
Unit 6 was launched by Tanegashima Space Center at 10:26pm on December 9th, 2016. Total length: 56.6m. It was equipped with the space station supply aircraft "Konotori" (unit 6) and installed into designated orbit © Mitsubishi Heavy Industries/JAXA ">

H-IIB Rocket

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

大気圏外の、いわゆる宇宙空間に光学カメラやレーダーなどの観測機器や人間を送り出し、それを基礎にして新たに知識を増やしたり、あるいは直接に人間の生活に役だたせようという一連の活動。アメリカなどでは宇宙探査space explorationが用いられているが、日本では英語でspace developmentと表現することが多く、space activities（宇宙活動）も好んで用いられている。大気圏外での観測は、それまでの地上からだけのものからは想像もされなかった新しい知識を提供したし、宇宙空間での飛行は、画期的でさまざまな宇宙空間利用の道を開いたのである。

　第二次世界大戦後のミサイルギャップ（ミサイル技術の格差）のなかで繰り広げられた米ソ二大国による国威発揚を目的とした宇宙開発競争は、アメリカのアポロ計画による有人月面探査終了後、アメリカの経済・社会的な問題などもあって、徐々に減退し始めた。1980年代後半に入ると世界的な地球環境保護意識の高まりから、人工衛星によって地球を監視し、災害防止などにも役だたせる手段としての利用が脚光を浴びる形となった。さらに東西冷戦の緩和、終結という状況のなか、各国の宇宙開発は自国の技術を確保しつつ、財政上からも国際協力プロジェクトのかたちが始まり多様化し、そして商業衛星打上げから始まった宇宙ビジネスの時代に入っている。

［新羅一郎・久保園晃］

宇宙開発の歴史

宇宙開発の先史

宇宙開発という活動が始まるためには、まず宇宙へ目を向けることが先決であった。その歴史は意外に古く、すでに古代ギリシア時代に、ルキアノスによって月への旅行の空想物語が書かれている。東洋でも8世紀には、唐の玄宗皇帝（在位712～756）が仙術で月の宮殿に遊んだという伝説が生まれた。日本にも9世紀末の『竹取物語』がある。17世紀になると、ガリレイが望遠鏡で、月には山や平野があることを確認し、それによりルキアノスの古い本が見直され、版を重ねたという。そのころケプラーも、妖精(ようせい)が人間を月世界に連れて行くという小説を、惑星の運動に対する有名な三法則を発表したのちに書いている。当時はこうした空想旅行小説が大流行で、イギリスのゴドウィンFrancis Godwin（1562―1633）の『月世界の人』（1638）やフランスのシラノ・ド・ベルジュラックの『月への旅行』（1649）などが出版された。ゴドウィンはハクチョウに引かれて行くことを考え、ベルジュラックは一種のパチンコ風のもので飛んで行くことにした。

［新羅一郎・久保園晃］

科学的な発達史

19世紀もなかばになると、科学知識がしだいに進み、一般的になった。フランスの小説家ベルヌが、砲身300メートルの巨砲で、容器に入れた人間を発射する『地球から月へ』を出版した。また、アメリカの天文学者ヘールは『煉瓦(れんが)の月』を書いて、のちの人工衛星の考えを発表した。19世紀末にはドイツのガンスウィントHermann Ganswindt（1856―1934）がロケット宇宙船の着想を世に問うたが、ロケットの理論を初めて本格的に展開したのはロシアのツィオルコフスキーである。彼はロケットの質量比とか噴射速度の重要性を明確にし、1903年に論文「ロケットによる宇宙空間の探究」を発表した。やがてアメリカのゴダードは1919年に「きわめて高い高度に到達する方法」という論文で、多段ロケットにより月へ到着することを述べた。彼はまた1926年には最初の液体燃料ロケットの飛翔(ひしょう)実験に成功した。多段ロケットの使用法をさらに深めたのはドイツのオーベルトで、1923年に『惑星間空間用ロケット』を書き、宇宙飛行にはロケットが必須(ひっす)であることを明確に述べた。そして1942年、それまでのものより画期的に大きく、しかも誘導装置を備えたV2号ロケットが出現する。V2号そのものはドイツの新兵器の一つであったが、その開発者フォン・ブラウンの胸中には宇宙飛行のことが去来していたに違いない。

［新羅一郎・久保園晃］

宇宙開発の科学技術的基礎

地球の引力に逆らって宇宙空間に乗り出すうえでまず必要なことは、引力に打ち勝つことであり、それにはロケット技術の発展が第一の条件であった。ロケットは、推進剤を多量に短時間で消費することによって強大な推進力を発生させる。しかもこの力は真空中でも発揮される。なお、ロケット本体は、できるだけ軽量であると同時に、十分な強度を保っていることが重要である。発射されたロケットなどの飛行体に対しては、その軌道や姿勢が適切に誘導・制御されることが不可欠であり、電波誘導をはじめ慣性誘導の技術が発達した。搭載機器についても、所定の期間完全に作動し、かつ観測結果がはるかかなたから地上に伝達されるためには電波技術が確立していなければならない。ロケット全体としては非常に部品が多く、しかもそれらの信頼性が高いことが要求される。この信頼性および安全性を調和よく高めて効果をあげるために、全体のシステムをいかに組み立てるべきかという問題が生まれ、ここからシステム・エンジニアリング・マネジメントの分野が生まれた。これらの技術開発は先端的なものばかりであり、同時に多くの関連分野をそこに集中させることが必要である。単に一つの研究所や会社では手に余る事業であるため、国家予算でまかなわれる巨大科学技術（ビッグ・サイエンス）とよばれるものを生むことになり、宇宙開発という大事業が国家の威信の象徴ともみられるようになった。同様のことが、第二次世界大戦にその端を発した原子力開発にもみられる。

［新羅一郎・久保園晃］

宇宙開発の目的

宇宙開発が取り上げられたのは、第二次世界大戦後の、いわゆる冷戦の時期であった。大陸間弾道弾と人工衛星打上げ用のロケットとでは基本的にはほとんど差がないという事情もあって、宇宙開発の第一の目的は軍事利用にあった。長距離の偵察用飛行機にかわって、偵察用人工衛星の価値が高く評価されたのである。第二に国の力の誇示、すなわち国家の威信が重視された。たとえば、スプートニク1号やウォストーク（ボストーク）1号の打上げが成功したときソ連は、「これは社会主義体制の勝利だ」と誇った。第三が純粋に科学的な基礎研究の手段としての重要性であって、これによって新しく宇宙科学という学問の分野が生まれた。第四に、人工衛星を人間生活に直接役だたせようという意図であって、そのための人工衛星を実用衛星という。実用衛星の最初は1960年の気象衛星タイロス1号で、それ以来、通信、気象観測、航行、測地、地球資源探査、地球環境保全、宇宙環境利用など各種の衛星が打ち上げられ、大きな成果をあげている。

　なお宇宙開発がもたらしたものとして、宇宙技術の波及効果（スピンオフ）がある。先端技術を駆使するものであり、その技術は各方面に利用されていった。たとえば、ロケット機体用の軽量・高張力鋼開発、ロケット弾頭とか再突入時のためのセラミック開発技術、人工衛星用の電源の応用、遠距離通信技術の発展、無重量状態での材料科学、生命科学などさまざまな活用である。

　また、宇宙開発による国際協力の推進も見逃せない。宇宙平和利用条約が生まれ、観測結果を利用しあったり、宇宙計画を国際協力で遂行しようという動きが盛んになってきた。

［新羅一郎・久保園晃］

太陽系の無人宇宙探査計画

宇宙探査の手始めは観測ロケットによる大気圏の物理特性の解明であった。ドイツの兵器として登場したV2号は、1946年秋、アメリカで打ち上げられ、地上からでは観測されない短紫外線が太陽から放射されていることを明らかにした。それ以来、今日まで、多くの観測ロケットが打ち上げられたが、観測時間を拡大し、また局地的な観測を全地球的なものに広げるために人工衛星が誕生した。

　世界で初めての人工衛星はソ連のスプートニク1号で、1957年10月4日に打ち上げられた。直径58センチメートル、重さは約84キログラムの球形で、超高空の大気密度を測定した。アメリカ初の人工衛星エクスプローラ1号（1958年2月1日打上げ）は、地球をドーナツ状に取り巻く放射能帯（バン・アレン帯）を発見した。このように科学研究を目的とした人工衛星を科学衛星という。主として無人のものをさすことが多いが、有人の宇宙船でももちろん、その主たる目的は科学研究にある。人工衛星の軌道が地球のまわりから伸びるにつれ、太陽から放出される太陽風とか、地球を立体的に取り巻く磁気圏の状態なども判明してきた。

　一方、地球の引力を脱出して太陽の周囲を回る人工惑星が出現するとともに、月、金星、火星、水星、木星、土星などを探究する各種の宇宙探査機が活躍するようになった。その最初の成功は、1962年8月27日に打ち上げられたアメリカのマリナー2号で、109日の飛行ののちに、金星から3万4000キロメートルのところを通過し、金星の表面温度やその大気の構成などを測定し報告してきた。1964年11月28日打上げのマリナー4号は火星から約9800キロメートルまで接近し、表面の写真22枚を電送してきたが、期待された運河はなかった。

　月への軟着陸に初めて成功したのはソ連のルナ9号（1966年1月31日打上げ）で、月面のパノラマ写真を送ってきた。惑星への軟着陸の最初はソ連の金星4号（1967年6月12日打上げ）で、その大気や気象を測定した。火星への初めての軟着陸はソ連の火星3号（1971年5月28日打上げ）で、同年12月に成功した。

　水星探査機の始まりはアメリカのマリナー10号で、1973年11月3日に打ち上げられ、翌年3月に水星から640キロメートルまで接近し、水星表面が月面そっくりであることを確認した。

　アメリカは1972年3月3日パイオニア10号を打ち上げ、それは翌年12月に木星に接近し、表面の模様や、木星の衛星ガニメデの奇怪な姿を電送してきた。パイオニア11号（1973年4月6日打上げ）も1974年12月に木星、1979年9月に土星に最接近して、それぞれ観測に成功した。パイオニア10号および11号は、1983年6月と1990年2月にそれぞれ太陽系を脱出した。一方、1977年9月5日アメリカからボイジャー1号が打ち上げられ、まず1979年3月に木星に接近したのち、1980年11月には土星に接近し、土星の環(わ)の微細構造や、土星の衛星タイタンを観測した。ボイジャー1号より少し前の1977年8月20日にはボイジャー2号が打ち上げられ、1981年8月に土星に最接近し、土星の環のより微細な構造を明らかにして、天王星に向かった。

［新羅一郎・久保園晃］

有人宇宙飛行計画

ソ連のスプートニク2号（1957年11月3日打上げ）にはイヌが乗せられ、宇宙で1週間を過ごしたが、それは、やがて人間が乗った宇宙船の出現を予想させるものであった。これに対抗してアメリカはマーキュリ計画を発足させ、有人衛星を実現しようとした。マーキュリ・カプセルは総重量1.3トンで1人乗りである。7人の宇宙飛行士が選抜され、彼らの訓練も始まった。ところがソ連でも1人乗りの宇宙船の計画が進んでおり、それは重さ4.7トンであった。ソ連は1960年8月には、イヌを2匹乗せたスプートニク5号を無事に回収し、有人飛行の間近いことを思わせた。そして、1961年4月12日、ついに有人飛行が実現した。宇宙船の名前はウォストーク（ボストーク）1号、搭乗者はガガーリン、1時間48分で地球を1周し、無事にソ連領内に着陸した。宇宙空間から地球をみたガガーリンは「地球は青かった……」という名言を残した。人間が宇宙に乗り出した最初の記録であり、ここに本格的な有人宇宙飛行時代が始まった。

　ウォストークに遅れをとったマーキュリ計画は、翌1962年の2月20日に、グレンJohn H. Glenn（1921―2016）を乗せたフレンドシップ7号の地球3周に成功した。1人乗りの次には2人ないし3人乗りの宇宙船が登場する。1964年10月12日打上げのソ連のウォスホート（ボスホート）1号は3人乗りで地球を16周し、1965年3月18日打上げのウォスホート2号は2人乗りだったが、その1人レオノーフ（レオーノフ）А．А．Леонов／A. A. Leonov（1934―2019）は宇宙船から出て、世界初の船外活動を20分間行った。アメリカの2人乗り宇宙船は1965年3月のジェミニ3号から始まる。アポロ計画で必要とされたランデブーならびにドッキングの技術を習得するためである。最初のランデブーは、ジェミニ6号（1965年12月15日打上げ）とジェミニ7号（1965年12月4日打上げ）との間で1965年12月15日に成功した。続いてジェミニ8号は1966年3月16日、標的用の無人宇宙機アジェナと史上初めてのドッキングを行った。ソ連でもソユーズ4号（1人搭乗、1969年1月14日打上げ）とソユーズ5号（3人搭乗、1969年1月15日打上げ）との間でドッキングに成功し、5号の乗員2人が4号に移乗した。

　1969年7月16日打上げのアポロ11号は7月20日に人類初の月着陸に成功した。月面に降り立ったのはアームストロングとオルドリンEdwin Eugene Aldrin Jr.（1930―　）で、アームストロングはその際、「一人の人間にとっては小さな一歩だが、人類にとっては大きな飛躍である」との名言を残した。月までの往復の飛行時間は195時間19分であった。

　ソ連のソユーズ11号（1971年6月6日打上げ）は、まえもって軌道に打ち上げられていたサリュート1号とドッキングし、搭乗者3人がサリュートに移乗して、各種の実験を行った。6月30日にソユーズは地球に帰還したが、搭乗者3人は死体で発見された。飛行時間は約570時間に及び、宇宙ステーションのはしりとなった。

　ポストアポロ計画として1973年には、アポロ宇宙船打上げに使われたサターンⅤ型ロケットの第3段の内部を改造して宇宙ステーションとするスカイラブ計画が実施された。1973年5月14日、サターンⅤ型が打ち上げられ、無人の実験室（スカイラブ1号）が軌道に乗った。5月25日、月着陸部を除いたアポロ宇宙船（スカイラブ2号）がサターンⅠB型により打ち上げられ、スカイラブ1号とドッキングして3人が移乗した。そしてスカイラブ1号内で種々の科学技術実験を行い、滞宇宙日数28日で帰還した。次のスカイラブ3号の打上げは同1973年7月28日で、59日間宇宙に滞在した。最後のスカイラブ4号の打上げは同年11月16日で、滞宇宙の記録は84日間と延び、スカイラブ計画は成功裡(り)に終了した。無人のスカイラブ1号は1979年7月12日オーストラリア南西部一帯に分裂落下した。打上げ当初のその高度は440キロメートルであった。ソ連のサリュートはT7号まで打ち上げられ、ソユーズとはT7号までがドッキングを行った。このT7号は1982年8月19日打上げで12月10日に帰還した。同船には宇宙に行った2人目の女性宇宙飛行士サビツカヤSvetlana Savitskaya（1948―　）が同乗した。

　アメリカはスカイラブの次にはスペースシャトルの飛行を始めた。これは、機体を数十回にわたり使用・回収をし、費用の節約を図ろうというもので、科学技術の実験のほかに、次期計画の宇宙ステーションの組立てや、そこからの人工衛星の打上げなどを目的としている。

［新羅一郎・久保園晃］

世界および日本の動向

スプートニク1号以来世界で打ち上げられた人工衛星の数は、2007年12月末までに5942個に達する。そのうち、消滅したり回収されたりしたものも多い。これらの97％近くが人工衛星であり、正確な数は不明であるがその多くを軍事衛星が占めると推測される（アメリカは軍事衛星は打上げ後に軍事衛星として発表するが、ロシアはソ連時代から軍事衛星、科学衛星の区別なく、一括して「コスモス」と呼称し、その実体は軍事目的が多い）。

　宇宙開発において、ソ連、アメリカが他の国々を大きく引き離してきたのは明らかであるが、それに続くのはフランス、中国およびインドといえよう。フランスでは中距離弾道弾の開発に力を入れ、それに手を加えて、1965年11月26日に国産のロケット「ディアマン」で自国製の人工衛星A1（42キログラム）を軌道に乗せた。日本は1970年（昭和45）2月11日に初めて「おおすみ」（24キログラム）を打ち上げた。続いて同年4月24日には中国が「東方紅」（173キログラム）を打ち上げたが、その重さは「おおすみ」の7倍を超えていた。中距離弾道弾から大陸間弾道弾へと開発を進めていたイギリスの進展は意外に遅く、自力で人工衛星を軌道に乗せたのは1971年10月28日である。「プロスペロ」（66キログラム）と命名され、「ブラックアロー」ロケットで、オーストラリアのウーメラ基地から打ち上げられたが、その後、ロケットの不具合が続きウーメラからの打上げは中止された。

［新羅一郎・久保園晃］

国際協力の形

自国産のロケットで自国製の人工衛星を軌道に乗せるほかに、自国製の観測計器を外国の人工衛星に積み込んで打ち上げたり、衛星そのものは自国産だが、打上げは外国に依頼する方法も珍しくない。

　宇宙開発は、ロケットによる各種衛星の打上げから軌道への投入、運用、データ受信、処理や解析、さらには大気圏への再突入、落下、回収という一連のサイクルをもつ活動であり、元来、国境を越えた活動範囲をもつ。したがって経費もかさみ、1国、1機関ではまかないきれなくなっているのが現状である。科学的探査や地球観測の分野では、1個の衛星に多くの国の観測機器を搭載して共同研究とするケースが増えており、成果もあがったのである。

　たとえば、1962年4月26日には、イギリス製の電離層観測器具を積んだエリール1号という衛星がアメリカから打ち上げられたし、同1962年9月29日には、カナダ製の衛星アルエット1号（145キログラム）がアメリカのロケットにより打ち上げられた。1964年12月15日にはイタリア製の衛星サンマルコ1号が、アメリカの射場からアメリカのロケットによりイタリア人チームの手で打ち上げられた。日本の気象、通信、放送の三静止衛星もアメリカNASAのデルタロケットにより1977年、1978年にそれぞれ打ち上げられた。

　さらにはアメリカの木星探査機ガリレオやハッブル宇宙望遠鏡（NASAとESAの共同）、ヨーロッパの太陽極軌道観測機ユリシーズ（NASAとESAの共同）や、地球磁気圏の尾を観測する日本のジオテイル（NASAと宇宙科学研究所の共同）などの国際共同プロジェクトをあげることができる。

　実用衛星分野でも、たとえば各国内用通信衛星をはじめ国際移動通信衛星機構（IMSO）、国際電気通信衛星機構（ITSO）、ヨーロッパ通信衛星機構（ユーテルサット）などの衛星は、国際宇宙ビジネスとして各国のメーカーに発注、製作されたうえ、それをさらに他国のロケットやアメリカのスペースシャトルで打ち上げ、各機関が運用するという形態が多くなっている。衛星打上げビジネスとして、ロシアや中国も、西側諸国より安価な信頼の高い打上げサービスを提供しようとしており、各衛星ユーザーとしても、利用する打上げロケットの選択には一大決心が求められている。

　スペースシャトルが実用段階に入って、観測機器とか人工衛星そのものをスペースシャトルによって打ち上げるのが一般的になり、アメリカ国籍でない人が同乗することになった。すでに、1978年3月2日に打ち上げられたソ連のソユーズ28号にはチェコスロバキア人の宇宙飛行士が乗り込み、1977年9月29日から飛行を続けていたサリュート6号無人宇宙機とドッキングした。この方式の国際宇宙船は、その後、ポーランドや東ドイツとの間でも打ち上げられた。また1975年7月15日にはソユーズ19号とアポロ宇宙船とが同日に打ち上げられ、ドッキングののちに双方の宇宙飛行士が移乗して交歓した（アポロ／ソユーズドッキング計画）。そのときの最大の困難は英語とロシア語との会話の問題であったといわれる。宇宙開発において、国際協力はいろいろな形で進められている。2001年4月28日、民間人として初めてアメリカの実業家デニス・チトーが推定約2000万ドルでロシアのソユーズに乗り込み、国際宇宙ステーション（ISS：International Space Station）に移乗して6日間滞在し、商業宇宙旅行への始まりとなった。続いて2002年4月26日には、南アフリカの富豪マーク・シャトルが約2000万ドルを支払ってソユーズに乗り込み、ISSに約1週間滞在した。

　ソ連で開発され1986年2月19日に打ち上げられた第3世代宇宙ステーション「ミール」への搭乗者も東欧圏に限らず、西側各国宇宙飛行士による利用も宇宙ビジネスとして行われた。ミールはその後、当初の基幹モジュール、クリスタル、クバント（2基）、スペクトルおよびプロリーダモジュールと増結されて、1996年4月には全重量約123トンの大型宇宙ステーションとなった。さらに冷戦緩和後は、ロシアも国際宇宙ステーション（ISS）計画に参加し、1995年6月から1998年6月にかけてISS計画の第1段階におけるスペースシャトル／ミール結合ミッションが計9回、米ロ宇宙飛行士の活躍の場となった。一方ミールは老朽化が進み、唯一の宇宙ステーションとしての任務は、第2段階の1998年11月20日（ISSの最初の構成要素「ザーリャ」打上げ）からISS建設に移行された。ロシアではミールの存続を求める声も高かったが、2000年12月ロシア政府は資金難のためミールの廃棄を決定、ミールは翌2001年3月23日に大気圏突入後、南太平洋に分裂落下して約15年の活動を終了した。

　1984年アメリカ大統領レーガンの日本・ヨーロッパ・カナダへの参加要請で始まった新しいISS計画は、その後たび重なる設計変更があったが、1993年ロシアの参加という米ロ間の政治的決定を受け、世界15か国による最大規模の国際宇宙協力プロジェクトとなった。

　一方、着々と有人活動の準備をしてきた中国は、4回の無人宇宙船「神舟」を打ち上げ（1999年11月21日、2001年1月10日、2002年3月25日、同年12月30日）、2003年10月15日には、初の有人宇宙船「神舟5号」の打ち上げに成功し、世界で三番目の有人宇宙船打ち上げ国となった。

［新羅一郎・久保園晃］

各国の宇宙開発体制とそのおもな機関

日本では、宇宙開発・利用政策を受け持つ政府機関として従来の宇宙開発委員会があり、宇宙開発に関する重要な政策を企画・審議して内閣総理大臣に意見を述べていたが、2001年（平成13）1月の中央省庁再編により同委員会は文部科学省下に所属し、宇宙開発事業団（NASDA(ナスダ)）の活動のみに関与するという過渡的存在となった。

　その後、抜本的な宇宙基本法の決定（2008年5月21日）および国としての宇宙開発戦略本部が発足し、宇宙基本法が策定されている。

　研究機関としては航空宇宙技術研究所（NAL(ナル)。2001年4月より独立行政法人）、宇宙科学研究所（ISAS(アイサス)。文部科学省）などがあった。後者の付属施設として鹿児島県肝付(きもつき)町内之浦(うちのうら)に鹿児島宇宙空間観測所（打上射場）などがあった。このほかに、文部科学省、総務省および国土交通省の共管特殊法人である宇宙開発事業団、その付属施設として種子島(たねがしま)宇宙センター（打上射場）や筑波(つくば)宇宙センターなどがあった。これら、文部科学省下であった宇宙3機関（宇宙開発事業団、航空宇宙技術研究所、宇宙科学研究所）は、2003年10月、統合され新たな独立行政法人、宇宙航空研究開発機構（JAXA(ジャクサ)）となった。これに伴い、鹿児島宇宙空間観測所は、内之浦宇宙空間観測所に改称された。

　アメリカの航空宇宙局（NASA(ナサ)）も政府の一機関であり、アメリカ全土にまたがる施設（14か所）をもち、航空・宇宙関係の研究と開発を行っている。付属機関として、エームス研究センター、ジョンソン宇宙センター、マーシャル宇宙飛行センター、ケネディ宇宙センター、ゴダード宇宙飛行センター、ジェット推進研究所、ラングレー研究センター、グレン研究センター、ステニス宇宙センターなどのほか、全世界に点在する人工衛星追跡施設やデータ取得施設をもつ。

　ヨーロッパでは、ヨーロッパ宇宙研究機構（ESRO）とヨーロッパロケット開発機構（ELDO）とが別々にあったが、1975年5月にヨーロッパ宇宙機関（ESA）に統合された。加盟国はオーストリア、フランス、ドイツ、イギリス、イタリア、オランダ、スイス、ベルギー、デンマーク、スウェーデン、スペイン、アイルランド、ノルウェー、フィンランド、ポルトガルの15か国（カナダは協力国）で、本部はパリにある。フランスはESAの重要メンバーであるが、それとは別に国立宇宙研究センター（CNES）を有する。ドイツもESAの主要メンバーであるが、宇宙研究開発の実施機関として国立航空宇宙研究所（DLR）をもっている。

　一方、東西冷戦緩和後、ロシアもロシア宇宙庁（RSA）を新しく発足させ（その後ロシア航空宇宙機関＝RASAと改称）、大国として自国および国際協力での宇宙開発や商業衛星打上げに積極的である。

［新羅一郎・久保園晃］

宇宙開発の将来

生命が地球に誕生して以来、人類は海から陸へ、陸から空へとその活動領域を拡大してきた。生命の進化の延長線上にあるわれわれ人類は、いまや科学技術を駆使し、その活動領域を宇宙へと拡大しつつある。

　人類は古来、宇宙、太陽系の存在、地球およびそこに住む生命体の誕生といった根源的な疑問への答えを探求し続けてきている。この疑問にこたえる宇宙の科学的探求活動は、人類の知的フロンティアの拡大を目ざすものとして、ますます重要なものとなってきている。これらによって得られるさまざまな知見や知識は、新しい宇宙観・地球観・生命観を生み出し、新たな思想や文化の創造、知的で成熟した社会の実現に貢献するものと考えられる。

　衛星通信・放送、全地球測位システム（GPS）による航空・船舶・自動車等のナビゲーション、気象衛星を用いた天気予報は、すでに人々の生活に不可欠なものとなっている。このような衛星システムの利用は今後ますます高度化し、将来の高度情報通信社会を支える重要なシステムとして、質の高い豊かな生活に貢献するものである。また、無重量などの宇宙空間の特徴を利用した新しい材料・医薬品等の開発についても進展が期待される。

　一方、人工衛星の利用により、気象・海洋・地表の変化、地球の温暖化、緑の減少と砂漠化の進行、オゾン層の状況、災害の発生状況等を定期的かつ高精度で観測することが可能と考えられ、宇宙開発は地球科学の推進や地球環境の保全等に大きく貢献する可能性をもつといえよう。

　また、厳しい環境への対応や高い信頼性が要求される宇宙技術は、幅広い分野の科学技術を結集することが要求される先端的な総合技術である。宇宙技術を開発し、高度化していくたゆまぬ努力は、材料、コンピュータ、ロボット、エレクトロニクス、通信、情報処理等のさまざまな分野の新技術の創出に貢献するとともに、これらの技術を利用した付加価値をもつ新しい産業を創出することに貢献する可能性を秘めている。これらと併行して一般人の宇宙旅行ビジネスも徐々に本格化されよう。

　さらに、未知なる宇宙は次世代の青少年にとって最大の挑戦の対象の一つであり、宇宙開発を通じてこの宇宙への夢とチャレンジ精神を青少年に引き継いでいくことは、科学技術のみならず幅広い分野にわたって将来の人材の養成を促し、人類の経済社会の活力の維持に貢献すると考えられる。

　日本においては、このような宇宙開発のもつ意義を十分に認識し、1955年（昭和30）、東京大学生産技術研究所でのペンシル・ロケット研究の開始以降、関係者の営々たる努力が積み重ねられてきた。その結果、宇宙科学については、多くの分野で国際的にも高い評価を得る成果をあげている。また、通信、放送、気象、地球観測、宇宙環境利用等の実利用分野の宇宙開発についても、順次自主開発努力を拡大し、H-ⅡAロケットおよびH-ⅡBロケットの打上げや各種人工衛星の開発等により、分野によっては国際的な水準の技術や能力を得るに至った。しかし、アメリカ、ヨーロッパ、ロシア、中国が力を入れはじめた宇宙商業ビジネス、とくに衛星打上げサービス分野への参入には打上げロケットのコスト低減、信頼性の向上など克服すべき問題が多い。

　目を海外に転ずれば、アメリカおよびロシアの宇宙開発においては、国威発揚や軍事的な意味合いの強いプロジェクトの推進から、経済性と効率性を重視して、宇宙技術の軍民転換を図り、将来へ向けた先端技術を開発することに重点を移しつつある。これに、世界の打上げ市場をリードしているヨーロッパ、独自の立場で自主技術開発を推進してきた中国が加わって、世界の宇宙開発においては商業利用を重視する動きが一段と強まっている。また、従来、日本、カナダ、ヨーロッパ、アメリカの4極で進められていた国際宇宙ステーション計画に、ロシアが新たにパートナーとして参加するなど、大きな宇宙開発のプロジェクトについては、国際協力を重視するという流れがこれからの世界の宇宙開発の主流になりつつある。このように、世界の宇宙開発は商業利用と国際協力の重視が今後の重要な課題となるものと考えられる。

　以上のような内外の大きな情勢の変化のなかで、日本の宇宙開発はさらに新たな展開をしていくべき段階にある。日本としては、宇宙開発のもつ意義を改めて確認するとともに、世界における宇宙開発の商業利用および国際協力重視の流れを十分認識し、これまでに培った宇宙開発の技術や能力を高めつつ、グローバルな視点にたった無人・有人の宇宙の本格利用を目ざして、宇宙ビジネスや世界の宇宙開発に積極的な役割を果たすことが、国民から強く望まれている。

［新羅一郎・久保園晃］

『山中龍夫・的川泰宣著『宇宙開発のおはなし』（1991・日本規格協会）』▽『キャロル・ストット著、的川泰宣監修（日本語版）、スティーヴ・ゴートン写真『ビジュアル博物館71　宇宙探検』（1998・同朋舎）』▽『中村浩美著『最新　宇宙開発がよくわかる本』（1999・中経出版）』▽『田中一郎編『21世紀の宇宙開発』（2001・科学技術振興協会）』▽『的川泰宣著『ロシアの宇宙開発の歴史――栄光と変貌』（2002・東洋書店）』▽『武部俊一著『宇宙開発の50年――スプートニクからはやぶさまで』（2007・朝日新聞社）』▽『笹本祐一著『宇宙へのパスポート3　宇宙開発現場取材日記』（2008・朝日新聞社）』▽『『歴史群像シリーズ　日本の宇宙開発――果てなき空間への果てしなき夢』（2009・学研マーケティング）』▽『日本航空協会編、刊『航空宇宙年鑑』各年版』▽『日本宇宙少年団編、的川泰宣・毛利衛監修『スペース・ガイド』各年版（丸善）』▽『中野不二男著『日本の宇宙開発』（文春新書）』▽『的川泰宣著『月をめざした二人の科学者――アポロとスプートニクの軌跡』（中公新書）』▽『中冨信夫著『NASA宇宙探査の驚異――「宇宙の姿」はここまでわかった』（講談社＋α文庫）』

スプートニク1号

惑星探査機「マリナー」（イメージ図）
アメリカが初めて運用に成功した惑星探査機「マリナー2号」。1962年8月27日に打ち上げられた。全長3.66m、総重量202.8kg。金星に接近し、大気や地表温度などの観測に成果をあげた©NASA／JPL">

惑星探査機「マリナー」（イメージ図）

惑星探査機「パイオニア」（イメージ図）
人類初の外惑星探査を目ざし、アメリカが1972年3月2日（アメリカ時間）に打ち上げた「パイオニア10号」。翌年12月に木星に接近し、その後は太陽系および以遠を飛行。2003年1月に通信が途絶えた©NASA">

惑星探査機「パイオニア」（イメージ図）

惑星探査機「ボイジャー」（イメージ図）
アメリカの惑星探査機。1977年8月20日に2号、9月5日に1号が打ち上げられた。2機によって、木星・土星・天王星・海王星の合計48個の衛星を観測。1990年には1号が、地球から59億kmの位置で太陽系全体の撮影に成功した©NASA／JPL">

惑星探査機「ボイジャー」（イメージ図）

アポロ11号による人類初の月面着陸と月…

宇宙実験室「スカイラブ」
1973年5月14日（アメリカ時間）に打ち上げられた1号。全長36m、総重量76t。円筒形部分は約15m、直径6.6mで、作業区と居住区に分けられていた。写真は同年11月16日に打ち上げられた4号から撮影©NASA">

宇宙実験室「スカイラブ」

人工衛星「おおすみ」

スペースシャトルの打上げ

木星探査機「ガリレオ」
スペースシャトル「アトランティス号」から放出されるようす。全長5.3m。本体上部に設置された大小2基のアンテナのほか、CCDカメラ、磁気センサーなどの計測機器や原子力電池が搭載された©NASA／Smithsonian Institution">

木星探査機「ガリレオ」

ハッブル宇宙望遠鏡

国際宇宙ステーション（ISS）
世界15か国が協力して開発・運用する有人実験施設。最大滞在人数は6名。高度約400kmの地球周回軌道を秒速約7.7km（1周約90分）で回る。トラス（写真の横方向）の長さ108.4m、8基ある太陽電池パドル（2枚1組）は長さ35.5m。2009年3月25日（アメリカ時間）、スペースシャトル「ディスカバリー号」より撮影©NASA">

国際宇宙ステーション（ISS）

実験棟「きぼう」
国際宇宙ステーション（ISS）の一部を構成する日本初の有人実験施設（写真手前）。横向きの円筒形部分が船内実験室で、長さ11.2m、直径4.4m。その上部は船内保管室。右側に接続する船外実験プラットフォームは、長さ5.2m、幅5m。船内実験室からロボットアームが伸びる。主要部は、2008～2009年（平成20～21）にスペースシャトルによって運ばれた©JAXA／NASA">

実験棟「きぼう」

軌道科学宇宙ステーション「ミール」

種子島宇宙センター

ケネディ宇宙センター

ESA本部

H-ⅡAロケット

H-ⅡBロケット

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

<<: Space environment

>>: Space medicine - Uchuuigaku (English spelling) space medicine