だれもが月で研究できる時代へーアジャイル宇宙開発に挑戦！

榎戸輝揚／尾崎直哉

榎戸輝揚（宇宙物理学者）私は、宇宙を飛び交う光や粒子（宇宙放射線）を駆使して、中性子星やブラックホールなど研究する宇宙物理学者です。私たちは研究に最適化した観測装置を自分たちで設計、製作して、自らの手で観測、解析にする文化を大切にしています。このノウハウを活かして、月の水資源を探すMoMoTarO計画を進めています。この計画では、月面に衝突する銀河宇宙線がレゴリス中で発生する中性子を月面ローバーで測定し、非接触に水を探せます。実は、このための装置は、水探しだけではなく、月周回機に搭載して中性子の寿命を測定したり、ガンマ線バーストの観測から重力波宇宙論に使うなど、月を使った基礎科学としても活躍できます。このシスルナ科学の尖兵となる実験に、京都大学の辻直希研究員や複数の大学院生が挑戦しており、月周辺に到達するための計画策定に皆さんのお力添えを頂けましたら幸いです。

尾崎直哉（宇宙ミッションデザイナー）私は、JAXA宇宙科学研究所で、宇宙探査機が航行するルートを決めるための「軌道設計」を専門とし、そのスキルを活かして宇宙ミッションをデザインする研究をしてきた宇宙工学研究者です。シスルナ領域は、地球・月・太陽の重力が複雑に相互作用する領域であり、そこを航行する宇宙探査機の軌道設計には、高度な技術を必要とします。現実的なリソースの中で「シスルナ領域で、どのような実験ができるのか？」という検討を行うためには、軌道設計を含むミッションデザインが欠かせません。私たちの研究室では、軌道力学・最適化手法・機械学習に関する研究を遂行し、誰でもシスルナ領域のミッションデザインができるような世界を目指した研究を行っています。現在、生成AIを駆使した軌道設計研究に挑戦しており、こうした技術を駆使して、シスルナ科学の計画策定を進めたいと考えております。

アポロ計画をはじめとする有人探査や、世界各国の無人探査機によって、惑星科学としての月の理解は大きく進んできました。こうした成果は、国が主導した公的資金による大型プロジェクトが後押ししてきたと言えます。

しかし、ここ10年ほどで宇宙関連の予算配分が国家主体から民間へと移り、ロケットや小型衛星を開発する企業の増加や、打上げコストの低下が進んでいます。たとえば、低コストの打上げ枠を活用して新しいセンサー技術を検証したり、個人や大学の研究者が小型実験機器を搭載する事例も見られます。人類の月周辺への宇宙進出でも、企業や市民がより自由に挑戦できる機会が広がりつつあります。

こうした新たな潮流を活かし、地球と月を含む広大な空間を舞台とした科学―シスルナ（Cislunar）科学に取り組むことが私たちの目標です。地球と月の間に広がるシスルナ空間を実験フィールドとして活かすことで、地上や地球低軌道では実施が難しかった新しい物理実験を実現できる可能性があります。

さらに、この領域にさまざまな人々が参加し、誰もが宇宙実験にチャレンジできる仕組みをつくることで、研究のあり方は大きく変わるはずです。たとえば、大学や企業の研究者であれば自社技術を宇宙で試し、新しい観測データから学術的な発見を狙えます。小中学生の実験アイデアを宇宙で実現するような夢も叶えられるかもしれません。

こうして多様な立場の人々を巻き込みながら、2030年代までに月軌道上で多様な実験を展開し、ボトムアップ型の研究が可能なプラットフォームを築くことが、私たちの掲げるVisionです。

まず私たちは、月周回軌道でどのような科学実験が可能なのかを、具体的に示したいと考えています。たとえば、月の表面から染み出してくる中性子を観測することで、素粒子物理学で未解決問題となっている「中性子の寿命」を宇宙で測定できないか検討しています。さらに、宇宙遠方から到来するガンマ線バーストを、地球から遠い月の周辺で測定することで到来方向を決定し、将来の重力波宇宙論に貢献することも狙っています。私たちは中性子を用いて月の水資源を探索する装置を開発しており、中性子寿命やガンマ線バーストなどのシスルナ科学の実験を同じ観測装置を応用して挑みたいと考えています。

こうした多様な観測や実験の立案には、シスルナ領域で何ができるのかを検討するミッション設計が不可欠です。JAXAの尾崎は、軌道解析やミッション設計に強みを持ち、尾崎研究室では「どの軌道に宇宙機を置れば、どのような実験が可能になるのか」を綿密にプランニングしていきます。

一方で、京都大学の榎戸は、月面ローバーに搭載して月の水資源を探索できる中性子モニタ「MoMoTarO（Moon Moisture Targeting Observatory）」を開発してきました。その技術を活かすことで、月周回機で宇宙放射線の観測ができる小型汎用モジュールや、中性子の撮像・分光装置など、次世代の宇宙実験に使える観測装置を開発できると考えています。

観測装置の研究開発と、ミッション全体の設計を組み合わせることで、月軌道を舞台にしたシスルナ科学という新しい研究領域を切り拓いていきたい――この構想を実現するには、理学と工学の専門知識をしっかり噛み合わせる必要があります。理論から実際のミッションまで多角的に研究してきた私たちが連携し、議論を重ねることで、小回りが利きながらも大きなインパクトを狙う研究を成立させたいと考えています。

その第一歩として、2025年秋から約1年半かけて、観測機器の設計や軌道シミュレーションをまとめた「実験計画書」を作成します。宇宙ミッションで最も重要な要素であるこの計画書は、実験目的、その実現のための装置仕様やミッション設計、さらに必要となる衛星システムの概要などを明確に記載し、将来の複数の実験に応用できるプラットフォームとなるよう意識してまとめる予定です。この計画書の策定のために必要な実験や実証も行います。

2026年には、国際宇宙ステーション（ISS）での実験を通じて、小型の放射線モニタを宇宙環境下で検証します。具体的には、中性子やガンマ線を捉えるセンサーを試作し、ISS上でデータを取得することで、月周回軌道でも同様の手法が活かせるかを見極めます。

その後、2027年以降はいきなり月周回へ挑むのではなく、まず低軌道に小型衛星を打ち上げて運用試験を行いたいと考えています。地球周回で軌道制御や通信、電源管理などを確立し、衛星システム全体の信頼性を高めたうえで、2030年前後を目標に本格的な月周回ミッションへ「アジャイルに」ステップアップしていく計画です。

こうした段階を踏むことで、誰もが宇宙実験にチャレンジできる環境を徐々に整え、多くの研究テーマを柔軟に追加できるプラットフォームを確立したいと考えています。

私たちが今回クラウドファンディングを実施する背景には、企業や市民が自由に宇宙へチャレンジできる時代だからこそ、多くの方々とこのVisionを共有し、新しい宇宙科学を一緒に育てたいという想いがあります。大規模プロジェクトだけでは拾いきれないアイデアや、既存の枠にとらわれない視点を取り入れることで、物理学に限らず生命科学など他分野の研究にもつながる、従来とは異なる形の探求が生まれるはずです。

これまでも研究現場の一部では、小さく試しながら短いスパンで計画を修正していくという、アジャイル的な開発手法を模索する動きがありました。しかし制約が多く、実践が難しい面も見受けられます。特に技術やプレイヤーが次々登場するVUCA（変動性・不確実性・複雑性・曖昧性）の時代には、10年先を見据えた一方向の計画だけでは対応しきれない場面が増えています。こうした環境下で臨機応変に路線を切り替え、無駄になった投資を再活用できる柔軟さこそが、宇宙開発の次の10年を乗り切る鍵だと考えています。

このプロジェクトで皆さまからいただくご支援は、2026年までに製作する実験計画書の作成や衛星システムの設計、さらにはそれに向けた若手育成に活用します。観測装置の検討や軌道設計のシミュレーションを統合し、ISSでの実験や低軌道運用を踏まえた最適解を導き出すことが目的です。制作プロセスは可能な範囲でオープンにし、進捗報告やオンラインでの交流を通じて、サポーターの皆さまと議論やアイデアを交わしたいと考えています。

私たちが描く未来は、ここにまとめた構想だけで到達しきれないと感じています。多くの企業や研究者、そして市民の方々と手を携え、さまざまな視点から月を舞台にした研究を広げることが必要です。ぜひ私たちと一緒にシスルナ科学を盛り上げ「宇宙実験の民主化」を目指していきましょう！

寄付金領収書について

日本国内にお住まいでご寄附いただいた皆様へ、確定申告により税制上の優遇措置が適用される領収書を京都大学より発行いたします。なお、領収書の日付は、お申込み受付日やカード決済口座からの振替日ではなく、アカデミスト株式会社より京都大学に入金された日付となります。

【法人・団体様からのご寄附】・全額損金算入が可能です。（法人税法第37条第3項第2号）

【個人様からのご寄附】・所得税…寄附金額（総所得金額の40％を上限とする）から2,000円を差し引いた額を、当該年の課税所得から控除することができます。

・個人住民税…京都大学を寄付金控除の対象法人として条例で指定している都道府県・市区町村にお住いの方は、個人住民税の控除を受けることができます。

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二ヶ月にわたった挑戦も幕を閉じ、みなさまのおかげで当初目標の100万円も達成し、さらにセカンドゴールの150万円を超える160万円ものご支援をいただくことができました。ご支援いただいたみなさま、SNS でサポートいただいた方、ありがとうございました！プロジェクトも正式に始動です。今後とも見守っていただければと思います。（リワード送付の時期については、近日中に連絡いたします！）

末広亘

普通は遥か遠い宇宙で生じている電子の「加速」という現象が、カミナリ雲の中という私たちにとって身近な環境で生じていた！？しかもそれが「カミナリ発生のきっかけ」にも関わっている！？そんな、壮大で意外な謎に、榎戸さん・湯浅さんが挑みます！

地球には宇宙から絶えず目に見えない高エネルギーの粒子(宇宙線)が降り注いでいます。宇宙線は、遥か彼方のブラックホールや中性子星、超新星残骸などの特殊な環境で発生すると考えられています。そのような環境において、電子や陽電子が人類では作り出すことができないほどのエネルギーまで「加速」され、生み出されているようです。

ところが最近の研究から、地球上のカミナリ雲でも電子が高いエネルギーにまで「加速」されている証拠が見つかってきました。加速された電子が大気分子と衝突することで生じるガンマ線がカミナリ雲からビーム状に放出されていることがわかったのです。しかし、カミナリ雲の中というありふれた環境において、どのように「加速」が起こるのかはよくわかっていません。さらに、私たちの観測によって、ガンマ線だけでなく高エネルギーの電子が瞬間的に大量に生じている兆候も見えています。どうやら、まだまだ未知の現象がカミナリ雲に潜んでいるようです。

私たちは普段は人工衛星を用いて中性子星や白色わい星といった極めて特殊な天体の研究をしているのですが、本プロジェクトでは宇宙物理の研究で培った検出装置の製作技術を活かし、地球上のカミナリ雲で生じている高エネルギー現象を観測したいと思っています。

私たちにとって身近な現象であるカミナリですが、実は「何をきっかけに発生するのか」はまだ完全には解明されていません。カミナリが発生するには大気中に非常に強い電場が必要なのですが、実際のカミナリ雲から観測される電場の強さがカミナリが発生するには弱すぎるのです。そこで仮説として、カミナリ雲の中で高いエネルギーまで加速された電子やそれによるガンマ線が「きっかけ」を作るのではないか、とも言われています。しかし、これまでの研究では雷雲の観測をほぼ1地点からしか行っていなかったためにデータ量が乏しく、本当に加速された電子やガンマ線がカミナリ発生のきっかけになっているのかの決定打に欠けていました。私たちは、この「カミナリ発生のきっかけ」の謎の解明に、ガンマ線ビームの観測から挑戦します。

実はカミナリの研究を行う上で、日本は絶好の観測地なのです。日本海側で冬季(10月~2月)に発生するカミナリ雲は世界的にみても電気エネルギー量が大きく、さらに雲の高度も低いため、普通はほとんどが大気に吸収されてしまうはずの加速された電子やガンマ線が地表まで届きやすいのです。私たちは、この有利な気象条件を活かして複数の観測地点でのマッピング観測を行いたいと考えています。複数地点で観測することで雷雲に隠れた現象をより詳細に検出し、また動いているカミナリ雲を追跡しながら観測することもできるようになります。

私たちは、国内でも有数のカミナリ発生ポイントである石川県能登半島や福井県若狭湾での観測を計画しています。両県の大学や研究所、学校などの屋上に検出装置を設置し、カミナリ雲が放つ電子やガンマ線だけでなく、環境放射線、宇宙線、個々の光・粒子のエネルギーを複数地点に配置した検出装置で記録します。多地点の観測装置で得られたデータを効率的に集めるために、超小型コンピュータ「Raspberry Pi」などを活用して観測装置をインターネットに接続し、IoT（Internet of Things）化することで、常時モニタリングできるシステムを作ります。このシステムで冬季の日本海で多数発生するであろうカミナリ雲の電子・ガンマ線の放射を虎視眈々と狙います。

私たちのチームにはアイデアと検出装置の設計技術はありますが、製作に充てられる研究費がありません。新しいアイデアで新しい土地に展開するため、古い検出装置の流用もできません。今後、より大きな研究費を得るためにも、検出装置の試作機を製作して今考えているアイデアで観測ができることを実証する必要があります。そこで、試作機の製作費に加え、インターネット回線の維持費、現地への設置旅費などを支援していただき、観測システムを作って実際に試験観測を始めたいと考えています。観測が成功すればカミナリ雲に潜む謎の解明に向けて大きく前進できます。ご支援、よろしくお願いします！

また、私達はこのプロジェクトを研究者グループだけでなく市民参加型の科学プロジェクトとして進めたいと考えています。そこで、今回のプロジェクトで観測装置の製作・観測運用の費用を支援していただいた皆様には、ウェブブラウザ経由で実際の観測データをご覧いただき、観測・解析のお手伝いをして頂ける環境ご覧いただける環境をも整備します。日々得られる大量の観測データの中から、みなさんと一緒にカミナリ雲からのガンマ線放射現象を見つけ出すことを楽しみにしています！！