Stardust Log

星屑の記録、静かに積もる。

年表

宇宙探査 — 計算が先に届いていた420年

ケプラーの法則の1609年から、有人月着陸の再開とエウロパ到着を待つ2030年まで

宇宙探査の年表は、ふつう1957年のスプートニクから始まります。けれども人工衛星がなぜ落ちてこないのかは、1687年のニュートンの時点で説明がついていました。足りなかったのは、そこまで速く物を運ぶ手段です。この年表は、軌道とロケットの理屈、そして行ってみて初めて分かったことを軸の上に、実際に飛んだものを軸の下に並べています。ケプラーが惑星の軌道を式にした1609年から、エウロパに探査機が着く予定の2030年まで、42項目。

最終更新 2026-09-26/42 項目

理論発見マイルストーン実用化

※ 破線・白抜きの点は未達成の計画値。「要確認」は一次情報での裏取りが済んでいない項目。

1609–1772天の動きが計算になる
1609
理論

惑星は楕円を描いて回る — 天の動きが式になる

ヨハネス・ケプラーは、ティコ・ブラーエが20年あまりかけて記録した火星の位置をもとに、惑星は太陽をひとつの焦点とする楕円の上を動き、太陽に近いところほど速く進むことを示しました。2000年近く信じられてきた「天体は円を描いて回る」という前提を、観測にわずかに合わないという理由で捨てたのです。1619年には、公転にかかる時間と軌道の大きさの関係(第3法則)が加わります。いまの探査機の軌道計算も、出発点はこの3つの法則です。

  • 惑星の軌道の形 円 → 楕円

関係者・機関: Johannes Kepler / Tycho Brahe

注記第1・第2法則は1609年の『新天文学』、第3法則は1619年の『世界の調和』で発表されました。

1687
理論

なぜ楕円なのかが説明され、人工衛星の理屈までそろう

アイザック・ニュートンは『プリンキピア』で、物体どうしが距離の2乗に反比例する力で引き合うと考えれば、ケプラーの3つの法則がすべて導けることを示しました。さらに、山の上から十分な速さで水平に撃った砲弾は、地面に落ちきらずに地球を回り続けるという思考実験も残しています。人工衛星がなぜ落ちてこないのかは、この時点で説明がついていました。足りなかったのは、そこまで速く物を運ぶ手段で、実際に衛星が上がるのは270年後です。

  • 衛星が実際に上がるまで 270年

関係者・機関: Isaac Newton

注記山の上から砲弾を撃つ思考実験の図は、ニュートンの没後1728年に刊行された『世界の体系』に載っているものがよく知られています。

1772
理論

重力がつり合う5つの点 — 200年後の観測所の住所

3つの天体が互いに引き合う動きは、一般には式で解ききれません(三体問題)。ジョゼフ=ルイ・ラグランジュはそのなかで特別な解を探し、太陽と地球のような2つの天体のまわりに、小さな物体が両者との位置関係を保ったまま留まれる点が5つあることを示しました。いまラグランジュ点と呼ばれる場所です。当時は純粋な天体力学の問題でしたが、200年あまり後、探査機を置いておく場所として使われはじめます(1978年の項目)。

  • 見つかった点 5つ

関係者・機関: Joseph-Louis Lagrange

注記3つの天体を結ぶ直線上の3点は、レオンハルト・オイラーが1767年に先に見つけています。ラグランジュは正三角形の頂点にあたる2点を含め、5点すべてを示しました。

1903–1945届く方法が、理屈として出そろう
19035月
理論

ロケットの式 — 燃料をどれだけ積めば、どこまで速くなれるか

ロシアの学校教師コンスタンチン・ツィオルコフスキーは、ロケットが最後に出せる速さは、ガスを噴き出す速さと、出発時と燃え尽きた後の重さの比で決まることを式で示しました。この式からは厳しい結論も出ます。重さの比は対数でしか効かないので、速さを2倍にしようとすると燃料の割合を桁違いに増やさなければなりません。そこで彼は、燃え尽きた部分を捨てながら進む多段式や、液体の水素と酸素を燃料にする案まで検討しています。宇宙へ行く手段の設計は、ここから計算の問題になりました。

  • 発表から人工衛星まで 54年

関係者・機関: Konstantin Tsiolkovsky (Константин Циолковский)

注記原論文は『科学評論(Научное обозрение)』1903年第5号。同じ形の式は、英国ウリッジの王立陸軍士官学校のウィリアム・ムーアが1810〜1813年に兵器用ロケットの研究で導いていますが、ムーアは宇宙飛行を考えておらず、式を宇宙へ行く手段の設計に結びつけたのはツィオルコフスキーが最初です。なお、1903年の掲載号は没収されたという言い伝えがありますが、ツィオルコフスキー記念国立宇宙飛行史博物館の調査では通常どおり流通していました。

1919
理論

月まで届く、と書いて笑われた論文

米国の物理学者ロバート・ゴダードは、スミソニアン協会の助成で行った実験をもとに、ロケットで上層の大気を観測する方法をまとめました。末尾で、十分な量の火薬を積めば月面まで届き、閃光で到達を知らせることも理論上はできると書いたところ、ニューヨーク・タイムズは1920年の社説で、真空には押し返す空気がないのでロケットは進めないと批判しました。これは誤りで、ロケットは噴き出したガスの反動で進むので空気は要りません。同紙が訂正を載せたのは、アポロ11号が月へ向かっていた1969年7月でした。

  • 社説から訂正まで 49年

関係者・機関: Robert H. Goddard / Smithsonian Institution

注記社説は1920年1月13日付、訂正は1969年7月17日付。いずれも同紙の記事で、出典欄には載せていません。

1925
理論

いちばん燃料の少ない行き方 — ホーマン軌道

ドイツ・エッセン市の技師ヴァルター・ホーマンは、仕事のかたわらの研究として、ある軌道から別の軌道へ移るのに燃料を最も少なく済ませる道筋を計算しました。出発する軌道と目的の軌道の両方に接する楕円に乗り、その両端で1回ずつ加速すればよい、というものです。遅いかわりに安く、いまも惑星探査の基本形です。弱点は時間で、この方法で地球から火星へ行くと約8か月半かかり、出発できる時期も約26か月ごとに限られます。

  • 地球から火星まで 約8.5か月
  • 出発の機会 約26か月ごと

関係者・機関: Walter Hohmann

19261926.03.16
マイルストーン

液体燃料ロケット、高さ12.5メートルだけ飛ぶ

ゴダードはマサチューセッツ州オーバーンの農場で、ガソリンと液体酸素を燃やすロケットを打ち上げました。高さ約12.5メートル、水平に約56メートル飛んで、雪の畑に落ちています。数字だけ見ればおもちゃのようですが、燃料と酸化剤を燃焼室へ送り込み、燃やし続けながら量を調整できるという液体ロケットの仕組みが、ここで初めて実際に動きました。アポロを月へ運んだサターンVも、同じ仕組みの延長にあります。

  • 到達高度 約12.5 m
  • 水平距離 約56 m

関係者・機関: Robert H. Goddard

19441944.06.20
マイルストーン

V2ロケット — 宇宙に届いた最初の人工物は、兵器だった

ナチス・ドイツのV2(A4)は、ヴェルナー・フォン・ブラウンらが開発した液体燃料の弾道ミサイルです。1944年6月20日の試射では高度170キロメートル台に達し、人工物として初めて宇宙空間に入ったとされます。その製造には強制収容所の囚人が動員されました。スミソニアン航空宇宙博物館のマイケル・ノイフェルトの推計では、製造に関わって亡くなった人は少なくとも1万人で、V2の攻撃による死者(約5千人)の2倍にのぼります。戦後、技術者と機体は米国とソ連に分かれて渡り、両国のロケット開発の出発点になりました。

  • 製造に関わる死者(推計・最低) 約1万人
  • 攻撃による死者 約5千人

関係者・機関: Wernher von Braun / Walter Dornberger

注記到達高度は資料により174〜176キロメートル程度で揺れます。当時は「宇宙の境界」がまだ定義されていませんでした。

194510月
理論

赤道の上、高度3万6千キロに3機 — 静止衛星の構想

のちにSF作家として知られるアーサー・C・クラークは、無線技術誌への寄稿で、赤道上空およそ3万6千キロメートルを回る衛星は地球の自転と同じ周期で回るので、地上からは空の一点に止まって見えると指摘しました。そこに3機を置けば、地球のほぼ全域を中継でつなげます。高度そのものはケプラーの第3法則から計算で出てくるもので新しくはありませんでしたが、世界規模の通信網の設計図として示したのがクラークでした。実物は19年後に上がります(1964年の項目)。

  • 高度 約35,800 km
  • 全球をつなぐのに必要な衛星 3機

関係者・機関: Arthur C. Clarke

注記静止軌道に宇宙ステーションを置くという考え自体は、スロベニア出身のヘルマン・ポトチュニク(筆名ノールドゥング)が1929年の著書に記しています。

1955–1969競争が、距離を一気に縮める
19551955.04.12
マイルストーン

全長23センチのペンシルロケット — 日本のロケット開発の出発点

東京大学生産技術研究所の糸川英夫らは、東京・国分寺の工場跡地にあった半地下の溝で、全長23センチメートルの小さな固体燃料ロケットを水平に撃ちました。上へ打ち上げなかったのは場所がなかったためでもありますが、水平に撃って導線を張った枠を次々に突き破らせれば、切れた時刻から速さや姿勢を細かく測れました。日本は戦後しばらく航空の研究を禁じられていて、ほぼゼロからの再出発でした。ここから15年で、日本は自国のロケットで衛星を軌道に乗せる4番目の国になります。

  • 全長 23 cm

関係者・機関: Hideo Itokawa (糸川英夫) / Institute of Industrial Science, University of Tokyo

19571957.10.04
マイルストーン

スプートニク1号 — 軌道に乗った最初の人工物

ソ連は直径約58センチメートル、重さ83キログラムあまりの金属の球に4本のアンテナを付けた衛星を打ち上げ、地球を約96分で1周させました。載っていたのは電波を出す送信機だけで、電池が切れるまでの3週間、世界中の受信機で信号が拾えました。ニュートンの思考実験から270年、ツィオルコフスキーの式から54年です。技術的な意味以上に、同じロケットが核弾頭を米国本土まで運べることを示した政治的な衝撃が大きく、翌年の米国航空宇宙局(NASA)の設立につながりました。

  • 質量 約83 kg
  • 1周にかかる時間 約96分

関係者・機関: Sergei Korolev (Сергей Королёв) / OKB-1

19581月
発見

米国初の衛星が、地球を取り巻く放射線の帯を見つける

米国初の人工衛星エクスプローラー1号には、アイオワ大学のジェームズ・ヴァン・アレンの宇宙線計数管が載っていました。高度が上がると計数がゼロになるという奇妙な記録が出て、調べると粒子が多すぎて計数管が振り切れていたことが分かります。地球の磁場に捕らえられた高エネルギーの粒子が帯状に取り巻いている、ヴァン・アレン帯の発見です。宇宙に出た装置が、地上からは知りようのなかったことを見つけた最初の例で、以後の衛星や有人飛行はこの帯を考えに入れて設計されます。

関係者・機関: James Van Allen / University of Iowa / Jet Propulsion Laboratory

注記エクスプローラー1号の打ち上げは米国東部時間1958年1月31日(協定世界時では2月1日)。帯の存在は同年3月のエクスプローラー3号の記録で確かめられました。

195910月
発見

月の裏側が初めて撮られる — 表とまるで違う顔

ソ連のルナ3号は月の裏側を回り込み、地球からは決して見えない面を撮影しました。フィルムを機内で現像し、テレビのように走査して電波で送るという方式で、画質は粗いものでした。それでも、表側に広がる暗い「海」が裏側にはほとんど無いことが分かります。なぜ表と裏でこれほど違うのかは、いまも完全には説明されていません。65年後、中国の嫦娥6号がこの裏側から初めて石を持ち帰ります(2024年の項目)。

関係者・機関: OKB-1

1961
理論

惑星の重力で加速する — スイングバイの計算

ジェット推進研究所(JPL)で夏の仕事をしていた大学院生マイケル・ミノビッチは、探査機が惑星のそばをかすめると、惑星の公転の勢いを分けてもらって加速できることを、当時の計算機で具体的な軌道として計算しました。惑星から見れば探査機は来たときと同じ速さで去っていきますが、太陽から見ると速さが変わっています。燃料を使わずに速度を稼げるので、外側の惑星への探査はこの方法なしには成り立ちません。

関係者・機関: Michael Minovitch / Jet Propulsion Laboratory

注記ミノビッチの計算はJPLの内部資料(1961年)で、一次資料には到達できていません。同じ発想は1920年代にソ連のフリードリッヒ・ツァンダーやユーリ・コンドラチュクが記し、1956年にはイタリアのガエターノ・クロッコも提案していて、誰が最初かは長く争われてきました。

19611961.04.12
マイルストーン

ガガーリン、108分で地球を1周

ソ連のユーリ・ガガーリンはボストーク1号で地球を1周し、人類で初めて宇宙を飛びました。飛行時間は108分で、操縦はほぼすべて地上と自動装置が行いました。無重力のなかで人が正常に判断できるかさえ分かっていなかったためです。帰還時、ガガーリンは座席ごと機体から射出され、機体とは別に自分のパラシュートで降りています。当時の技術では、カプセルが着地する衝撃から乗員を守りきれなかったためです。

  • 飛行時間 108分

関係者・機関: Yuri Gagarin (Юрий Гагарин) / Sergei Korolev (Сергей Королёв)

19621962.12.14
発見

マリナー2号 — 初めて惑星に近づき、金星が灼熱だと分かる

NASAのマリナー2号は金星から約3万5千キロメートルのところを通過し、他の惑星の探査に初めて成功しました。電波で測った温度から、金星の表面は数百度の高温であることが分かり、厚い雲の下に温暖な世界があるかもしれないという期待は消えます。道中では、太陽から電気を帯びた粒子が絶えず吹き出しているという、1958年のユージン・パーカーの予言(太陽風)も、直接の測定で確かめられました。

  • 金星への最接近 約34,800 km

関係者・機関: NASA / Jet Propulsion Laboratory / Marcia Neugebauer / Conway W. Snyder

1963
マイルストーン

アポロの誘導計算機が、生まれたばかりの集積回路を買い支える

月へ行く宇宙船は、地上との交信が途切れても自分で位置を計算できなければなりません。マサチューセッツ工科大学(MIT)計器研究所のエルドン・ホールらは1962年、誘導計算機を当時まだ実績の乏しかった集積回路で作ると決めました。使う回路をNORと呼ばれる1種類に絞り、大量に買って徹底的に検査する方針です。コンピュータ歴史博物館によれば、1963年にはこの計画が米国の集積回路生産の約6割を消費しました。大量の注文が製造技術を鍛え、値段を下げたという点で、宇宙開発が半導体産業を育てた例です。

  • 1963年に消費した米国の集積回路生産 約60%
  • ブロックII計算機の集積回路 2,756個

関係者・機関: Eldon C. Hall / MIT Instrumentation Laboratory / Fairchild Semiconductor

19648月
実用化

静止衛星が実現し、東京オリンピックが海を越える

ヒューズ社のハロルド・ローゼンらが設計したシンコム3号は、赤道上空で地球の自転と同じ速さで回り、地上から止まって見える初めての衛星になりました。前年のシンコム2号は周期こそ同じでしたが、軌道が傾いていて空を8の字に動いていました。シンコム3号は同じ年の10月、東京オリンピックの映像を太平洋越しに米国へ中継しています。クラークの構想から19年で、静止衛星はそのまま通信と気象観測の基盤になりました。

  • クラークの構想から 19年

関係者・機関: Harold Rosen / Hughes Aircraft / NASA

19691969.07.20
マイルストーン

アポロ11号 — 人が月に降り、石を持ち帰る

ニール・アームストロングとバズ・オルドリンは月着陸船で静かの海に降り、約2時間半の船外活動で21.5キログラムの石と砂を集めました。降下の途中で誘導計算機が処理の詰まりを知らせる警報を何度も出しましたが、優先度の低い仕事を捨てて大事な計算を続ける設計になっていたため、着陸は続行されました。スプートニクからわずか12年です。ただしこの速さは、国の予算を大きく割いた競争だったから可能になったもので、競争が終わると、人が月へ行くことは50年以上途絶えます。

  • 持ち帰った試料 21.5 kg
  • スプートニクから 12年

関係者・機関: Neil Armstrong / Buzz Aldrin / Michael Collins / NASA

1970–1978惑星を訪ね、軌道の混雑に気づく
19701970.02.11
マイルストーン

おおすみ — 誘導装置なしで軌道に乗せた、日本初の人工衛星

東京大学宇宙航空研究所は、L-4Sロケット5号機で重さ24キログラムの「おおすみ」を軌道に乗せました。4回の失敗のあとの成功で、ソ連・米国・フランスに次いで4番目です。このロケットには飛行経路を制御する誘導装置がなく、発射の角度と、重力で自然に弧を描く飛び方を計算しつくし、最上段が水平に近い向きになった瞬間に点火させて軌道に届かせました。電波が届いたのは十数時間でしたが、機体は33年間軌道を回り続けています。

  • 質量 24 kg
  • 軌道にとどまった期間 33年(2003年に大気圏へ)

関係者・機関: Institute of Space and Aeronautical Science, University of Tokyo / Hideo Itokawa (糸川英夫)

1975
理論

月はどこから来たのか — アポロの石が導いた「巨大衝突」説

アポロが持ち帰った石を調べると、月の岩石は地球のマントルとよく似た成分なのに、鉄が少なく、蒸発しやすい成分も乏しいことが分かりました。ウィリアム・ハートマンとドナルド・デイヴィスは、できたばかりの地球に大きな天体がぶつかり、飛び散ったマントルの破片が集まって月になったと提案しました。持ち帰った試料がなければ立てられなかった説で、いまも月の起源の標準的な説明ですが、地球と月の成分が似すぎていることなど、細部には未解決の点が残ります。

関係者・機関: William K. Hartmann / Donald R. Davis

注記アラステア・キャメロンとウィリアム・ウォードも1976年に独立に同じ筋書きを発表し、ぶつかった天体を火星ほどの大きさと見積もりました。

19761976.07.20
発見

バイキング1号 — 火星の土に生命を探し、答えが割れる

NASAのバイキング1号は、火星への着陸と長期の観測に初めて成功しました。着陸機は土をすくって栄養液をかけ、微生物がいれば出るはずの気体を測るなどの実験を3種類行います。そのうち1つは生命の兆候に見える反応を示しましたが、有機物を探す別の装置は何も検出しませんでした。反応は土の化学反応で説明できるという見方が主流になりましたが、「行って測れば答えが出る」とは限らないことを示した実験として、いまも議論が続いています。

関係者・機関: NASA / Harold P. Klein / Gilbert V. Levin

19778月
マイルストーン

ボイジャー — 175年に一度の惑星の並びに乗る

JPLの大学院生ゲーリー・フランドロは1965年、1970年代後半に木星・土星・天王星・海王星が、スイングバイで次々に渡り歩ける並びになることを計算で見つけました。この並びは約175年に一度しか来ません。1977年に打ち上げられた2機のボイジャーはこの機会に乗り、2号は4つの巨大惑星すべてを訪れた唯一の探査機になっています。ホーマン軌道なら約30年かかる海王星まで、12年で着きました。

  • 並びが来る周期 約175年
  • 海王星まで 12年(ホーマン軌道なら約30年)

関係者・機関: Gary Flandro / NASA / Jet Propulsion Laboratory

注記先に打ち上げられたのは2号(1977年8月20日)で、1号は9月5日。フランドロの論文は Astronautica Acta 12, 329–337 (1966) ですが、書誌ページに到達できなかったため本人の口述記録を出典にしています。

19786月
理論

ごみがごみを生む — 軌道が使えなくなる可能性の計算

NASAのドナルド・ケスラーとバートン・クール=パレは、軌道上の衛星や残骸が増えると、いずれ衝突で生まれた破片が次の衝突を呼び、残骸の帯がひとりでに増え続ける段階に入ると計算しました。軌道は無限に広い空き地ではなく、使い方しだいで使えなくなる共有の資源だ、という指摘です。2009年には米国の通信衛星と運用を終えたロシアの衛星が実際に衝突し、大量の破片を生みました。衛星が数千機単位で打ち上げられるようになった現在、この論文の重みは増しています。

  • 論文から、衛星どうしの初の衝突まで 31年

関係者・機関: Donald J. Kessler / Burton G. Cour-Palais / NASA

197811月
マイルストーン

ラグランジュ点に、初めて探査機が置かれる

NASAのISEE-3は、太陽と地球のあいだ、地球から約150万キロメートルのラグランジュ点のまわりを回る軌道に入りました。ロバート・ファーカーらが設計した「ハロー軌道」で、ここにいれば探査機は地球の影に入らず、地球に届く約1時間前の太陽風を測り続けられます。ラグランジュの計算から206年後の実用化です。いまは太陽観測機SOHOが同じ点に、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が地球をはさんで反対側の点にいます。

  • ラグランジュの計算から 206年
  • 地球からの距離 約150万 km

関係者・機関: Robert W. Farquhar / NASA

1981–2000軌道が日常の道具になる
19811981.04.12
マイルストーン

スペースシャトル — 再使用で安くなるはずだった

NASAのスペースシャトルは、翼を持つ機体を繰り返し飛ばすことで打ち上げを安くし、年に数十回飛ぶ計画で作られました。実際には1回飛ぶごとに大がかりな点検と整備が必要で、30年間の飛行は135回にとどまります。ロジャー・ピールキー・ジュニアらの集計では、計画全体の費用は1回あたり約15億ドルになりました。チャレンジャー(1986年)とコロンビア(2003年)の2度の事故では14人が亡くなっています。再使用という考え自体は正しかったものの、整備に手間がかかりすぎれば安くならないことを示した例です。

  • 飛行回数(1981〜2011年) 135回
  • 計画全体の費用を1回あたりに直すと 約15億ドル

関係者・機関: NASA

19957月
実用化

GPSが完全運用に — 相対性理論がなければ1日に10キロずれる

米国のGPSは、衛星に積んだ原子時計の信号が届くまでの時間から、受信機の位置を割り出します。衛星の時計は、速く動いていることで遅れ、地上より重力が弱いことで進み、差し引きで1日あたり約38マイクロ秒進みます。この補正を入れなければ、位置の誤差は1日に10キロメートル以上たまっていきます。アインシュタインの相対性理論が、日常の道具に欠かせない部品になった例です。1995年7月に完全運用が宣言されました。

  • 補正しない場合の時計のずれ 1日に約38マイクロ秒
  • 位置に直すと 1日に10 km以上

関係者・機関: U.S. Air Force / Neil Ashby

199810月
マイルストーン

イオンエンジンが、深宇宙で主役の推進装置になる

NASAのディープ・スペース1号は、キセノンを電気の力で加速して噴き出すイオンエンジンを、主な推進装置として初めて深宇宙で使いました。押す力は1円玉9枚ほどの重さを支える程度しかありませんが、同じ量の推進剤で化学ロケットの約10倍の速度変化を稼げ、何か月も休まず噴き続けられます。電気で推進するという考えはゴダードが1906年のノートに書き留めていて、実用までほぼ90年かかりました。日本の「はやぶさ」も、この種のエンジンで小惑星を往復します。

  • 推進剤の効率(比推力) 約3,100秒(化学ロケットは300〜450秒)

関係者・機関: NASA / Jet Propulsion Laboratory / Marc D. Rayman

20002000.11.02
実用化

国際宇宙ステーション — 人が宇宙に住み続ける状態が始まる

2000年11月2日に第1次長期滞在の3人が到着して以来、国際宇宙ステーションには途切れることなく人が滞在しています。米国・ロシア・日本・欧州・カナダの5つの宇宙機関による共同運用で、日本は実験棟「きぼう」を担っています。長期の無重力が骨や筋肉、目に与える影響は、ここで初めて統計が取れるほどの人数で調べられました。ただし老朽化のため、NASAは2030年ごろに専用の機体で大気圏へ落として処分する計画を2024年に決めています。

  • 途切れない滞在 25年以上(2026年時点)

関係者・機関: NASA / Roscosmos / JAXA / ESA / CSA

2004–2015遠くに触れ、戻ってくる
20041月
発見

火星にかつて水があった証拠を、探査車が岩から読む

NASAの探査車オポチュニティは、メリディアニ平原の地層に、水の中でしかできない硫酸塩の鉱物や、流れる水が作る斜めの縞模様を見つけました。スティーブ・スクワイヤーズらは、ここがかつて塩分の強い水に浸されていたと結論します。周回機の写真から推し量るのではなく、岩に触れて成分を測った結果です。90日の予定だった運用は14年以上続きました。

  • 運用期間 予定90日 → 実際14年以上

関係者・機関: Steven W. Squyres / NASA / Jet Propulsion Laboratory

2005
発見

土星の小さな衛星が、宇宙へ水を噴いている

NASAと欧州の探査機カッシーニは、直径500キロメートルほどの土星の衛星エンケラドスの南極付近から、氷の粒と水蒸気が噴き出しているのを撮影しました。キャロリン・ポルコらは、地下に液体の水がある可能性を示すものだと報告します。太陽から遠く凍りついているはずの小さな天体に、生命の条件のひとつである液体の水があるかもしれない。生命を探す場所の候補が、火星から「氷の下に海を持つ衛星」へ広がった転機です。

  • エンケラドスの直径 約500 km

関係者・機関: Carolyn Porco / NASA / ESA / ASI

2007
理論

噴射しながら狙った場所に降りる計算を、短時間で確実に解く

エンジンを噴きながら狙った地点に降りる軌道の計算は、燃料の上限やエンジンの出力の制約が入り組み、確実に最適解を出すのが難しい問題でした。JPLのベフチェト・アチクメシェとスコット・プローエンは、この問題を「凸最適化」と呼ばれる、短時間で必ず最良の答えにたどり着ける形に書き換えられることを示しました。もとは火星着陸のための研究です。SpaceXはこの系統の手法を機体の中で繰り返し解き、ファルコン9の着陸に使っています(2015年の項目)。

関係者・機関: Behçet Açıkmeşe / Scott R. Ploen / Jet Propulsion Laboratory

20106月
マイルストーン

イカロス — 太陽の光の圧力で進む帆

JAXAのイカロスは、厚さ7.5マイクロメートルほどのポリイミドの膜でできた差し渡し20メートルの帆を広げ、太陽の光が当たるときのわずかな圧力で加速できることを、惑星間の空間で初めて実証しました。帆には薄い太陽電池も貼られ、発電も同時に試しています。光に物を押す力があることはマクスウェルの電磁気学から導かれ、20世紀の初めに実験で確かめられていました。燃料を使わずに進み続けられる推進法が、理論から実物になった例です。

  • 帆の差し渡し 20 m
  • 膜の厚さ 約7.5 µm

関係者・機関: JAXA / Yuichi Tsuda (津田雄一) / Osamu Mori (森治)

20102010.06.13
マイルストーン

はやぶさ — 満身創痍で、小惑星の粒を持ち帰る

JAXAの「はやぶさ」は小惑星イトカワに着陸したあと、燃料漏れで姿勢を崩し、7週間にわたって通信が途絶えました。化学推進の姿勢制御装置を失い、イオンエンジンも劣化が進むなか、壊れていない部分どうしを組み合わせて動かすなどして、予定より3年遅れで地球に戻ります。カプセルの中にあった約1,500個の微粒子を調べた結果、地球に落ちてくる隕石でいちばん多い種類(普通コンドライト)が、この型の小惑星から来ていることが確かめられました。

  • 持ち帰った微粒子 約1,500個
  • 帰還の遅れ 約3年

関係者・機関: JAXA / Junichiro Kawaguchi (川口淳一郎) / Hitoshi Kuninaka (國中均)

20122012.08.25
発見

ボイジャー1号、太陽の影響圏の外へ出る

打ち上げから35年、太陽から約121天文単位(地球と太陽の距離の121倍)のところで、ボイジャー1号の観測装置は、太陽から来る粒子が急に減り、銀河から来る宇宙線が増えるのを捉えました。ドナルド・ガーネットらは周囲のプラズマの密度からも、太陽風の届く範囲の外、恒星間空間に出たと結論しています。人工物が太陽の影響圏の外に出たのは初めてです。原子力電池の出力が年々落ちるなか、機器を一つずつ止めながら運用が続いています。

  • 太陽からの距離 約121天文単位

関係者・機関: NASA / Edward C. Stone / Donald A. Gurnett

20152015.12.21
マイルストーン

軌道へ向かったロケットの1段目が、立ったまま戻ってくる

SpaceXのファルコン9は、衛星を打ち上げた帰りの1段目を、噴射しながらケープカナベラルの着陸場に垂直に降ろすことに初めて成功しました。1段目はロケットの費用のもっとも大きな部分なので、これを使い回せれば打ち上げの値段は大きく下がります。NASAのハーレイ・ジョーンズの集計では、低軌道へ1キログラム運ぶ費用は、スペースシャトルの約6万2千ドルに対し、ファルコン9では約2,700ドルでした(2018年のドル換算)。シャトルで果たせなかった「再使用で安く」が、機体をまるごと点検し直さずに済む設計で成り立った形です。

  • 低軌道へ1kgあたり シャトル 約6万2千ドル → ファルコン9 約2,700ドル

関係者・機関: SpaceX

注記着陸の日付は出典の論文には明記されていません(SpaceXの発表による)。費用は2018年度のドル換算で、ジョーンズの論文の値を丸めたものです。

2022–2030月へ戻る。担い手が増える
20222022.09.26
マイルストーン

DART — 小惑星にぶつけて、軌道を変えられると示す

NASAのDARTは、小惑星ディディモスのまわりを回る直径約150メートルの小さな衛星ディモルフォスに、秒速約6キロメートルで体当たりしました。観測の結果、公転の周期は33分短くなります。ぶつかった勢いだけで予想される変化は7分ほどでしたが、衝突で飛び散った破片の反動が、効果を何倍にも増やしていました。地球に向かってくる小天体の進路を変えるという、それまで計算の上だけにあった防衛手段が、実際に効くことを示した初めての実験です。

  • 公転周期の変化 −33.0 ± 1.0分

関係者・機関: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

20242024.01.20
マイルストーン

SLIM — 狙った場所から10メートル以内に降りる

JAXAの小型月着陸実証機SLIMは、月面の画像と手持ちの地図を照らし合わせて自分の位置を割り出しながら降下し、着地直前の段階で目標からのずれを10メートル以下に収めました。それまでの月着陸は、数キロメートル四方のどこかに降りられれば成功という精度でした。最終降下の途中でエンジン1基が壊れたため、機体は目標の約60メートル東に傾いた姿勢で着地しましたが、「降りたい場所に降りる」技術そのものは実証されています。日本は月面に着陸した5番目の国になりました。

  • 着陸精度(障害物回避の前) 10 m以下

関係者・機関: JAXA / Shinichiro Sakai (坂井真一郎)

20242024.06.25
マイルストーン

嫦娥6号 — 月の裏側から、初めて石を持ち帰る

中国の嫦娥6号は月の裏側の南極エイトケン盆地に着陸し、1,935.3グラムの試料を地球に持ち帰りました。月の裏側からは地球と直接通信できないため、先に打ち上げておいた中継衛星を介して着陸と採取を行っています。ルナ3号が裏側の写真を撮ってから65年、表と裏がなぜこれほど違うのかを、実物の石で調べられるようになりました。

  • 持ち帰った試料 1,935.3 g

関係者・機関: CNSA

注記着陸は2024年6月2日、地球への帰還は6月25日。この項目は帰還の日付で並べています。

20264月
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アルテミスII — 53年ぶりに、人が月の近くへ

NASAのアルテミスIIは、4人の飛行士を乗せたオリオン宇宙船で月の裏側を回って戻る、約10日間の試験飛行を行いました。人が地球の低い軌道より外へ出たのは、1972年のアポロ17号以来です。地球から最も離れたときの距離は約40万6,800キロメートルで、アポロ13号の記録を超えました。乗員にはカナダ宇宙庁の飛行士も加わり、月へ向かう有人飛行が初めて米国人以外を乗せています。月面への着陸は含まれていません。

  • 地球から最も離れた距離 約406,800 km
  • 飛行期間 約10日

関係者・機関: Reid Wiseman / Victor Glover / Christina Koch / Jeremy Hansen / NASA / CSA

注記打ち上げは米国太平洋時間2026年4月1日、着水は4月10日。

2028頃
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有人月着陸の再開 — カギは軌道上での燃料の積み替え

NASAは2027年に地球低軌道で商業着陸船とのドッキングを試したうえで、2028年の早い時期に有人月着陸を行う計画です。着陸船の一つであるSpaceXのスターシップは、月へ向かう前に地球軌道で10機を超えるタンカーから推進剤を受け取る必要があります。NASA監察総監室の2026年3月の報告書によれば、宇宙機どうしで極低温の推進剤を大量に移す実証はまだ行われておらず、日程上の大きな不確定要素です。アポロは1回の打ち上げで月へ行きましたが、今回は燃料を宇宙で集めることで、ツィオルコフスキーの式の厳しさを別の形でかわそうとしています。

  • 必要なタンカーの打ち上げ 10機超(監察総監室の報告書)

関係者・機関: NASA / SpaceX / Blue Origin

注記計画値です。2026年7月時点のNASAの発表では、2027年に地球低軌道での試験(アルテミスIII)、2028年の早い時期に最初の着陸(アルテミスIV)。達成または延期が分かったら更新すること。

20304月
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エウロパ・クリッパー、木星に到着予定 — 氷の下の海を調べる

2024年10月に打ち上げられたNASAのエウロパ・クリッパーは、火星と地球でスイングバイして速度を稼ぎ、2030年4月に木星に着く予定です。木星の衛星エウロパの氷の下にあるとみられる海について、氷の厚さ、海の成分、地質を49回の接近通過で調べます。目的は生命を直接見つけることではなく、生命が住める条件がそろっているかを確かめることです。エンケラドスで見えた「氷の下の海」という手がかりを、本格的に追う最初の探査機になります。

  • エウロパへの接近通過 49回
  • 最接近の高度 約25 km

関係者・機関: NASA / Jet Propulsion Laboratory / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

注記到着は計画値です。