はじめに
見出しの絵画はギリシャ神話に出てくる有名な神を描いています。左から太陽神の「アポロン」、右隣りがアポロンの双子の妹である月の神「アルテミス」、右が海神ポセイドンの息子で腕の立つ狩人の「オリオン」です。今回取り上げるアルテミス計画では「オリオン」はこの計画で使われる宇宙船の名前として使われています
ケネディ大統領が始めた「アポロ計画」（この計画の詳細については私のブログ「米ソ宇宙開発競争の歴史（スプートニク～アポロ計画）」をご覧ください）では、１７回に亘るミッションの内５回（１２号、１４号～１７号）有人月面着陸を成功させています
米国における宇宙開発計画には、この様にギリシャ神話に出てくる名前がよく使われています。因みに、アポロ計画の準備段階で行われたジェミニ計画のジェミニも「双子座」として星座に名を連ねており、西洋文明の科学や哲学の多くが古代ギリシャから影響を受けており、宇宙開発においてこれらギリシャ文明に対する尊崇の念を表そうとしているのかもしれません
一方、日本の宇宙開発の過程で開発されたロケットの名前もロケットの名称に、カッパ（κ）、ラムダ（λ）、ミュー（μ）、イプシロン（ε）の様なギリシャ文字を使っています（詳しくは、私のブログ「ロケットに関わる基礎知識と日本のロケット開発の歴史」をご覧ください）が、これもこの伝統に倣ったものかもしれません
アルテミス計画は、2017年１２月、一期目のアメリカ合衆国大統領ドナルド・トランプが承認・署名した月探査計画を内容とする宇宙政策指令第１号（Key Elements of SPD）に端を発しています。この計画では、新たに開発されるオリオン宇宙船と月軌道プラットフォーム・ゲートウェイ、それを利用する商業月面輸送サービスや、月面に建設する基地から発進するする火星探査計画までを視野に入れた壮大な宇宙開発計画となっています。因みに、日本も２０１９年１０月にこの計画に参画することを決定しています。こうしたことから、アルテミス計画の目的を一言でいえば「人類が宇宙で持続的に活動できる基盤を築くことを目指しており、これによって未来の宇宙探査の道が大きく開かれる」計画と言えるのではないかと思われます
今回、これまでアルテミス計画についてシコシコ？と貯めてきた新聞やネットの情報を精査し、この計画の進捗状況と、その後の展望について勉強することにしました。結果は以下の通りです
アルテミス計画 概要
１．アルテミス合意
アルテミス計画を遂行するための多国間での法的枠組みとして、2020年１０月に参加国間で「アルテミス合意」が締結されました。これは、法的拘束力がない政治的な文書ですが、月や火星を含む今後の宇宙探査・利用を行う上での原則を示しており、非常に重要な国際的なルールのベースとなる可能性があります
合意内容：平和目的の利用；透明性の確保；相互運用性の確保；緊急支援；科学データの共有；宇宙遺産の保全；宇宙資源の利用；干渉の防止；スペースデブリ対策
当初の署名国は米国、日本、カナダ、イギリス、オーストラリア、ルクセンブルグ、アラブ首長国連邦（UAE）、イタリアの8カ国ですが、その後2024年１月２９日の時点でニュージーランド、フランス、ドイツ、サウジアラビア、インドなど３４カ国が署名しています
２．将来の火星探査計画までのタイムライン
以下は、米国の有名な経営コンサルタント会社であるPwC（PricewaterhouseCoopers）が作成したタイムラインです
３．アルテミス計画のキーとなる技術開発
A. 輸送用巨大ロケットシステムの構築
Space Launch System（SLS）はアルテミス計画に使われる巨大ロケットシステムです。以下の写真でその巨大さが分かると思います；
このロケットシステムの元請け（Prime Contructor）企業はボーイング社です。各シリーズの搭載重量などの性能は以下の様な計画になっています；
上表の黒い帯に書かれている数字が月面に送りこめる搭載物の重量を表しています
尚、SLSに関する詳しい情報はNASAのSLSサイトをご覧ください
B. 有人宇宙船（オリオン）の開発
アルテミス計画では、2030年代までに火星や小惑星といった遠い天体に人類を送り込むことも目標としています。オリオン宇宙船はこれらの計画も見越して、6ヶ月程度の長期間の深宇宙（電波法施行規則第３２条で地球からの距離が200万km以上である宇宙と規定）のミッションに対応できるようデザインされています。このシステムの元請け（Prime Contructor）企業はロッキード・マーチン社です。詳しい機能などの説明はこの会社のオリオン宇宙船のサイトをご覧ください
オリオンのシステムの全体像は以下のNASA提供の画像が分かり易いと思います；
画像の「Launch Abort System」とは、地上からの離陸時（最もリスクが高い）に緊急事態発生の際に脱出するシステムです。非常脱出の際は、ラッパ型の形状のモジュールの中ほどにある小型のロケットが噴射され、乗員が搭乗している「CREW MODULE」と共に分離して脱出できる仕組みになっています
＊「Launch Abort System」のみの実射テストの動画
「CREW MODULE」は地球に帰還する時に、時速４万キロの高速で大気圏に突入した時の超高温から搭乗員を守る様になっています（アポロ計画と基本的には同じ）。「SERVICE MODULE」は独自の推進システムを持っており、目的の月（火星）への軟着陸と離脱が行えるシステムです。詳しくはNASAの「Orion Spacecraft」のサイトをご覧ください
アルテミス計画の最初のステップにあたるアルテミス１は、2022年１１月１６日午前１時４７分、フロリダ州のケネディ宇宙センターから無人で打ち上げられました；
アルテミスⅠのミッション全体図；
離陸⇒「Launch Abort System」投棄⇒メインエンジン停止・１段目のロケット分離⇒地球周回軌道・太陽電池展開⇒２段ロケット点火⇒⇒月へのスイングバイ軌道（注）移行⇒２段エンジン停止・２段ロケット分離⇒月周回軌道へ(１１月２１日／6日目)⇒帰還スイングバイ軌道（注）
（注）スイングバイ軌道とは：惑星（地球）や月の引力及び公転速度を使って加速し燃料を節約して飛行する方法（詳しくは私のブログ「宇宙に関わる基礎的な知識」をご覧ください）
⇒「SERVICE MODULE」から「CREW MODULE」を分離（１２月１１日／２６日目）⇒大気圏に再突入⇒１２月１２日に無事太平洋上に帰還しましたました
C. ゲートウェイ（月周回有人拠点）の開発
ゲートウェイが何故こうした軌道を選択したかについては、下の図の説明及びこの項目最後の補足をご覧ください；
JAXAのサイトでは、ゲートウェイ機能について下の様な説明を行っています；
“月周回有人拠点（Gateway）は、米国提案の国際宇宙探査計画「アルテミス計画」において、持続的な月面探査に向けた中継基地として、月周回軌道上に構築される有人拠点です。主にISS（注）計画に参加する宇宙機関が参画しており、各モジュールや構成要素の開発を分担しています
日本は、これまでのISSでの有人宇宙活動や、宇宙ステーション補給機「こうのとり」（HTV）で培った技術を活用し、Gateway計画に参画しています
2020年１２月にはNASAとの間でゲートウェイ了解覚書（MOU）を結んでいる他、2022年１１月にはゲートウェイ了解覚書（MOU）における協力内容を具体化したゲートウェイ実施取決めが署名されました
ISSの６分の１程度の大きさとなる予定で、将来的には４名の宇宙飛行士による年間３０日程度滞在する予定で、火星有人探査に向けた拠点としての活動も期待されています”
（注）ISS（国際宇宙ステーション）とは／JAXAの記事；
地球を周回する低軌道のモジュール式の宇宙ステーションです。これは、NASA、ロスコスモス（ロシア連邦の国営宇宙開発企業）、JAXA、ESA（欧州宇宙機関）、CSA（カナダ宇宙庁）の５つの宇宙機関が参加する多国籍共同プロジェクトです。宇宙ステーションの所有権と使用は、政府間条約と協定によって確立されています
主な諸元：軌道高度／408 km、消費電力／１２０KW、打上げ日／1998年１１月２０日、最初の仕様での質量／約４２０トン
尚、ゲートウェイは前項のPWCのタイムラインでは2024年に打ち上げられる予定になっていますが、2024年１２月現在打ち上げは行われていません。打上用のロケットは、イーロンマスク氏が経営するSpace X 社のFalcon Heavyが使用される予定です。これはFalcon９の第１段を３本束ねたものをベースに設計されたロケットです。因みにFalcon９は世界初の一段目ロケットの回収・再使用が可能なロケットです
＊Falcon ９の打上・回収の動画
＊ゲートウェイの軌道（NRHO／Near Rectilinear Halo Orbit）に関する補足説明；
極軌道の意味、目的については私のブログ「ロケットに関わる基礎知識と日本のロケット開発の歴史」をご覧ください
ハロー軌道（Halo Orbit）とは、近月点（約3,000 km）と遠月点（約70,000 km）の間を約６～７日で周回する軌道で以下の特徴があります（以下はChatGPTの回答も参考にしています）
① 地球と月の重力バランスを活用
NRHOは地球と月の重力のバランスを巧みに利用する軌道（ラグランジュポイントを利用⇒詳しくは私のブログ「宇宙に関わる基礎的な知識」をご覧ください）であり、比較的安定した位置を保つことができます。このため、軌道維持に必要な燃料を最小限に抑えることが可能です。また、ハロー軌道では、月の一部と地球の間の通信が常に確保しやすいという利点もあります。
② 月の極域探査の利便性
楕円軌道の近月点が月の極地域に近づく設計となっているため、月の南極や北極へのアクセスが容易です。月の極域は、太陽光が一定して当たる「光の峰」や、永久影に存在する「水資源存在の可能性」があるため、探査や将来的な基地建設にとって重要なエリアです。
③ 着陸と再打ち上げの効率化
極軌道では、月面着陸や帰還時のエネルギー効率が高くなります。特に、ゲートウェイを中継点として利用することで、月面と地球間のミッション遂行が柔軟に行えます。例えば、アルテミス計画で利用される宇宙船「オリオン」や将来の着陸船が、ゲートウェイを経由して月面へ安全かつ効率的にアクセスできます
④ 通信と観測の安定性
NRHOでは地球との直接通信が比較的容易で、地球からの管制やデータのやり取りが安定して行えます。また、ゲートウェイ自体が月の表面全域を観測するための有利な位置にあります
⑤ 長期的なミッションの柔軟性
このハロー軌道は他の惑星や小惑星へのミッションにも利用しやすい中継点としての役割を果たします。将来的な火星探査など、月以外の目標に向けた拡張性を考慮しています
D. 月面基地の建設
以下の画像は、JAXA提供の月面基地のイメージ図です（空に一杯いろんなものが浮かんでいるのはちょっと不自然？）；
月面基地の設置場所の検討；
月面基地が建設されるのは前掲のPwC社のタイムラインによれば、2030年以降になります。従って、設置場所についてはまだ十分に検討する時間があり、今後の月面調査活動によって決まってくると思われます
ただ、設置場所を決めるに当たって重要な要素として以下があります；
① この基地が火星探査などの為に長期間運用されることを考慮すると、人間の生存に不可欠な水（飲料水としての利用だけでなく、電気分解すると酸素と水素を得られ、ロケット燃料にも利用可能です）、ヘリウム３（核融合炉の燃料になります：詳しくは私のブログ「核融合炉についてちょっと勉強してみました」をご覧ください）
② 太陽電池による発電を行う為には、一定以上の太陽光が得られる場所である必要があります
③ 地球との通信が安定的に行える場所である必要があります
④ 長期間滞在することが必要なので、健康面から放射線や太陽風（太陽から吹き出す極めて高温で電離したプラズマ粒子）などの影響が少ない場所である必要があります
⑤ 極端な温度変化が少ない場所であることが望ましい
これらを考慮すると、現在、最も有力視されているのは月の南極です
月の南極には太陽光が全く当たらない永久影が存在し、水が氷で存在している可能性が高いと言われています。また、永久影のすぐそばには、太陽光が常に当たる場所があり太陽光発電にに適した場所も同時に得られるという利点もあります
アルテミス計画に多くの国が参加した背景
アポロ計画は、宇宙開発で先行したソビエト連邦に、米国が追いつき、追い越すことを目的（国威発揚）として実行されました。結果は莫大な費用をかけた米国が勝利し、米国もソビエト連邦も、アポロ計画終了後は比較的低予算で実施可能な惑星探査の競争に移りました
これに対して、アルテミス計画はイノベーションハブとなる潜在力を秘めており、これにより多くの国々がこの計画に参加を求めてきたと思われます
イノベーションハブとは：大学や研究機関の技術や研究成果を活かし、社会課題を解決するための重要な拠点を意味します。これらのハブは、大学、政府、企業、金融機関などが連携し、新しい産業の創出や地域の活性化に寄与することが期待できます
因みに、JAXAはアルテミス計画をイノベーションハブとすることを以下の様に明確に宣言しています；
“「宇宙探査イノベーションハブ」は、産学官の研究結節点として様々な異分野の人材・技術を糾合させ、産学官での共同研究を行うことで、宇宙探査の在り方を変える Game Change（現状を打破し、根本的にものごとを変えること）を実現していく組織です。現在、「次世代エネルギー（パワーノード＆グリッド）」、「次世代モビリティ」、「アセンブリ＆マニュファクチャリング」、「ハビテーション」の４つの領域を中心に、段階的に発展する月探査アーキテクチャを見据えた研究に取り組んでいます
「宇宙探査イノベーションハブ」は、将来の国際宇宙探査において、産業界等が持続的に探査に投資していくための玄関口として、重要なエコシステムの一部を担っていると考えています。産業界等の皆様と一緒に宇宙探査技術のIncubation（事業の創出や創業を支援するサービス・活動）を行い、得られた成果をJAXAの宇宙探査ミッションに活用していくこと、そして、企業の取り組みに繋いでいくことが大変重要だと考えています。このような２つの出口の創出を「Space Dual Utilization」と称し、我が国の国際プレゼンスと宇宙産業の持続性に貢献していくことを目指しています”
＜アルテミス計画における日本の役割＞
① ゲートウェイの設計・製作における日本の役割分担
現時点では日本の担当分は以下の通りです；
esa：欧州宇宙機関
② 調査・研究に関わる日本の役割
* 2022年１１月１６日午前１時４７分、アルテミス１打上ロケットにJAXAの２基の超小型宇宙船が搭載されましたが、以下の通りそのミッションは達成できませんでした；
㋐ 世界最小の月着陸機 OMOTENASHI（Outstanding Moon exploration Technologiesdemonstrated by Nano Semi-Hard Impactor）は、ロケットから分離されて以降、１１月２２日（火）日本時間２時までに通信が確立できず、月着陸に必要な月着陸マヌーバ（下図参照）の実施は不可能と判断されました
㋑ EQUULEUS (EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft) は、東京大学中須賀・船瀬研究室 と JAXA が開発した箱型の地球・月系ラグランジュポイント（詳しくは私のブログ「宇宙に関わる基礎的な知識」をご覧ください）探査機です。打ち上げ後は地球・月系第２ラグランジュポイント 到着に向けて飛行を続けていましたが、2023年５月１８日に通信が途絶してしまいミッションは達成できませんでした
* 2024年１月２０日、日本のHⅡAロケットで月面探査機（SLIM／Smart Lander for Investigating Moon）の打上げ実施
目的：小型の探査機によって、月への高精度着陸技術を実証すること、及び従来よりも軽量な月・惑星探査機システムを実現し、月惑星探査の高頻度化に貢献すること
結果：目標着陸地点から１００メートル以内の誤差でのピンポイント着陸は成功したものの、着陸時は姿勢の異常で太陽電池パネルが稼働しませんでしたが、その後太陽の向きが変わって発電を始め、観測は同年８月２５日まで継続することが出来ました；
2024年１月２０日_240120_JAXA無人探査機、日本初の月面着陸成功 ５カ国目
参考：SLIMの着陸状況（３６０度からのSLIMの写真をAIで再現 ⇒宇宙船本体が傾いており、陰になる向きでは発電が停止する状況がよくわかります）
＊月極域探査（LUPEX／Lunar Polar Exploration）の実施
JAXAは2025年度以降、インドとの共同で極域の水の採取を計画しています：
詳しくは「JAXA 月極域探機プロジェクト」をご覧ください
③ 月基地建設、月面活動に関わる日本の役割
日本の代表的企業もアルテミス計画に協同して以下の様な取り組みを行っています；
＊トヨタ自動車の月面探査車開発
トヨタは、国際宇宙探査ミッションのひとつである月面での有人探査活動に必要な有人与圧ローバ（愛称「ルナクルーザー」）の共同研究を2019年から行っています月面は重力が地球の６分の１、温度はマイナス170～プラス120℃、真空、強い放射線、表面は月の砂（レゴリス）に覆われており、大変厳しい環境での使用に耐える技術が必要です
詳しくはトヨタのウェッブサイトをご覧ください
＊清水建設の月面基地建設構想への取組
清水建設は、永年にわたって蓄積した建設に関する総合技術力を月という新たなフロンティアで活かすべく、構造、材料、施工技術、施設配置計画、居住環境など多様な観点からの研究を積極的に進めています
詳しくは清水建設のウェッブサイトをご覧ください
④ 日本人宇宙飛行士の月面着陸
アポロ計画で月に降り立った宇宙飛行士は男性のみでしたが、アルテミス計画では計画の名称が女神であることから女性の飛行士が月に降り立つこと（アルテミス３／2025年９月）が決まっています
一方、アルテミス計画には米国人以外では初めて日本の宇宙飛行士・男女各一名の参加が決まっています（2020年代後半）
おわりに
現在までのアルテミス計画の進捗状況をざっとレビューしてみましたが、思った以上にNASA以外の計画に参加する国々との協同が行われていることと、アポロ計画では宇宙開発に関する技術レベルが米国と日本では余りにもかけ離れてましたが、現在では日本が計画全体に寄与している部分が多いのに驚きました
2026年には愈々５６年振り（アポロ１７号以来）に有人月面着陸が行われると共に、2030年までには日本の宇宙飛行士が月に降り立つことになっており、これを想像すると胸が躍ります（ただ、私が生きてこの場面が見られるかどうかはかなり怪しい？）
月面基地及びゲートウェイ（月周回有人拠点）は、今後の惑星探査を始め「深宇宙」探査の中継基地になることは言うまでもありません。
一方、このミッションとは全く別に、昨今話題になることが多くなった地球を襲う大型の隕石の落下による被害を無くすために、天体観測の結果地球に飛来する可能性のある大型隕石の軌道を変える試みを、この基地に常駐する宇宙船が行うという夢が膨らんできました
6,600万年前、メキシコのユカタン半島沖に落下した隕石により大繁栄していた恐竜が絶滅したことは良く知られていることですが、つい最近（1908年）でも直径５０～６０メートルの隕石が大気中で爆発して強烈な空振が発生し、爆心地から半径約３０～５０キロメートルの森林が炎上、東京都とほぼ同じ面積の範囲の樹木がなぎ倒されたことがありました
これは人がほとんど住んでいないシベリアで起きたことからあまり注目されませんでしたが、この規模の隕石でも都市部に落下した場合はとんでもない被害となることは明らかです
人間の力で隕石の軌道を変えて地球を救うという試みについては、1,998年 の アメリカ合衆国 の SF映画「アルマゲドン」を思い出します。主演ブルース・ウィリスが宇宙船と運命を共にして軌道変更は成功するのですが、主演が死ぬというのは、やや日本的だったかも、、、、
以上