Google Lunar X-Prize について About the Google Lunar X-Prize

日本ロボット学会誌 Vol. 32 No. 5, pp.439～442, 2014 439

解説 Google Lunar X-Prize について About the Google Lunar X-Prize

∗ 吉田和哉 ∗東北大学大学院工学研究科 ∗ ∗ Kazuya Yoshida Tohoku University

り，以下の条件が設定されている [2]． 1. まえがき ●優勝（賞金 2,000 万ドル），準優勝（賞金 500 万ドル） 1927 年 5 月，チャールズ・リンドバーグが操縦する「スピ 2015 年 12 月 31 日までに月面に民間開発の無人探査機リットオブセントルイス号」が，ニューヨークからパリまでを着陸させ，着陸地点から 500 [m] 以上移動して，指定さ単独無着陸横断飛行を達成し，この成功が皮切りとなって，れた高解像度の画像，動画，データを地球に送信する．航空機産業が飛躍的な発展を遂げてきたことはよく知られて ●ボーナスミッションいる．あのときリンドバーグをそのような冒険に駆り立てた上記に加え以下のミッションを成功させた場合，特別賞のは，ニューヨークのホテル経営者レイモンド・オルティーが加算される（賞金総額 400 万ドル）．グが，25,000 ドルの賞金（オルティーグ賞，Orteig Prize）アポロ・ヘリテージ・ボーナスを準備していたからである．リンドバーグの成功の裏には，アポロ計画で月面に残した機器を撮影する．数多くの挑戦者による競争と失敗の歴史が刻まれている．ヘリテージ・ボーナスイノベーションとは自然発生するものではなく，それをアポロ計画以外の過去の宇宙開発で月面に残した痕跡を駆り立てる時代背景が必ずあり，例えばスペースレースと発見する．呼ばれた国家間の宇宙開発競争も一つの典型ではあるが，レンジ・ボーナス民間資本による賞金レースが大きな役割を果たしてきたこ着陸地点から 5,000 [m] 以上走行する．とは，歴史が証明している．サバイバル・ボーナス世の中にイノベーションを仕掛ける，民間人による非営月面の夜を乗り越えて活動を継続する（月面は 14 日昼利組織として，1995 年にエックスプライズ財団（ X Prize 間が続いた後，14 日間太陽が当たらない夜の期間になり温 Foundation）が設立された． 2004 年には資産家アニュー度は −170◦C の厳しい環境になる）．シャ・アンサリ氏からの資金提供を受けて Ansari X Prize ウォーター・ディテクション・ボーナスとして，高度 100 [km] 以上の宇宙空間に乗員 3 名の有人月面で水または氷を発見する．飛行をし，同一機体で 2 週間以内に再飛行するという条件このプライズへの挑戦者として世界各国から最大 33 チーを達成した，スケールド・コンポジッツ社の宇宙船 Space- ムが登録されたが，本稿の執筆時点でアクティブなのは 18 ShipOne に賞金 1,000 万ドルが与えられた [1]．この技術がチームである [3]．日本からは「Hakuto（ハクト）」が参加ベースとなって，宇宙旅行ビジネスが始まろうとしている．している．同チームは，当初，日欧混合のチーム「ホワイ次なる目標として，エックスプライズ財団は民間が開発ト・レーベル・スペース」として発足したが，月着陸機のした無人探査機で月面を探査することを提案し，インター開発を担当していた欧州チームが撤退したため，日本単独ネットの検索エンジンで有名なグーグル社がスポンサーとのチームとなり，2013 年 7 月に「白兎」に由来する「ハクなり， 2007 年に Google Lunar X-Prize がスタートした．ト」にチーム名が変更された． 2013 年 11 月には順調に開発を進めているチームを経済的 2. Google Lunar X-Prize の概要にサポートし，さらなる投資や認知を上げることを目的とし Google Lunar X-Prize は総額 3,000 万ドルという，史て，Landing System, Mobility Subsystem, Imaging Sub- 上最高金額の賞金を目指して競われている国際レースであ system の 3 つの評価項目に対してマイルストーン賞（中間賞）がアナウンスされ，書類選考の結果，2014 年 2 月に，As- 原稿受付 2104 年 4 月 30 日 trobotic（米国），Moon Express（米国），Team Indus（イキーワード：Lunar Exploration, Lander, Rover, Innovation ンド），Part Time Scientists（ドイツ），Hakuto（日本）の 5 ∗〒 980–8579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6–6–01 ∗Aoba–ku, Sendai–shi, Miyagi チームが中間賞候補として選抜されたことが発表された [4]．

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表 1 月面着陸機の諸元

本稿では，この 5 チームの技術開発状況について公表されている情報を中心に，月面探査技術の今と新しい試みについて概説する．

3. 月面への着陸

人類史上最初に月面に軟着陸し，画像撮影および地球への伝送に成功したのは，1966 年 2 月ソビエト連邦のルナ 9 号であった．質量 99 [kg] の着陸機は時速 22 [km] で月面に図 1 月面着陸機 Griffin の地上モデル（Astrobotic）衝突し，エアバッグによって跳ね上がり，やがて月面上に静止して，その後着陸地点周辺のパノラマ撮影を行った．そメロン大学の William Red Whitteker 教授の研究グループの 4ヵ月後の 1966 年 6 月には，米国のサーベイヤー 1 号がをコアにしたチームである．同研究グループはこれまでに軟着陸に成功している．サーベイヤー計画では，1，3，5， NASA から多数の研究開発プロジェクトを受託してきたこ 6，7 号 5 機（いずれも着陸質量 300 [kg] 前後）が月面へのとを，強みにしている．同チームは現在，中間賞 Landing 軟着陸に成功し，その後のアポロ計画における有人月面着 System, Mobility Subsystem, Imaging Subsystem の 3 陸の基礎データが収集された．部門にノミネートされている．表 1 に月面に軟着陸した主な探査機の諸元を示す．打ち上げ機には，米国民間企業スペース X 社により開発同表に記載したルナ 21 号は，探査ローバー・ルノホート 2 された商業用打ち上げロケット，ファルコン 9 の使用を想を搭載しており，ルノホート 2 は地上からの遠隔操縦により定し，図 1 に示す Griffin と名づけられた着陸機を開発して月面を 37 [km] にわたり探査した．ルナ 24 号は 1976 年に無いる．Griffin は月面上に最大 270 [kg] のペイロードを運ぶ人サンプル・リターン・ミッション（3 回め）を成功させた探ことを目標としている．ステレオビジョンとレーザスキャ査機であり，以降，2013 年の嫦娥 3 号まで月面軟着陸は行ンセンサを併用した画像航法を用いて目標地点に 100 [m] われなかった（同表より，嫦娥 3 号は日本で検討されていた (3σ) 以内の精度で着陸することを目指しており，地上での SELENE-2 と，数値的には近いものであることが分かる）．フライト試験を積み上げている [6]． Google Lunar X-Prize の中間賞 Landing System 部門ローバとしては，Polaris（図 2 (a)）および Red Rover にノミネートされている 3 チームの諸元を比較すると，各（図 2 (b)）と名づけられた 2 タイプのプロトタイプモデルチームが計画している探査機の規模は，サーベイヤー探査が開発されている．これらはいずれも 4 輪走行，質量は機と同等か，それよりひとまわり大きい，もしくは小さい 100 [kg] 超級である．特に Polaris は月面の極域探査を想ものであると言える．定したモデルであり，太陽電池パネルを垂直に立てている．人類は，1960 年代には無人月面探査機の軟着陸を成功さ低温環境に耐える電池技術の開発も進んでいると言われてせており，人類の資産として月面着陸技術は既に存在しており，原子力電池 (RTG) を使わないで，越夜に挑戦する．いるものである．Google Lunar X-Prize では，それをい着陸候補地として，日本の「かぐや」が第一発見し [7]，そかにして現代の先端技術を用いて，低コスト化，高機能化，の後米国の LRO 探査機で詳細な探査が行われた Skylight 高信頼化してシステム・インテグレートすることができる（溶岩ドームの縦孔）の一つが有力視されている．かどうかが試されている． 4. 2 Moon Express（米国）[8] Moon Express は，米国西海岸シリコンバレーの NASA 4. 主要 5 チームの開発状況 Research Park に拠点を置くチームである．同チームの着 4. 1 Astrobotic（米国）[5] 陸機およびローバが得た月のデータを，NASA が 1,000 万米国の Astrobotic は，ロボット研究で有名なカーネギードルで買い取る契約を結んでいる．

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(a) 月ローバのプロトタイプモデル Polaris（Astrobotic）

(a) 月ローバのプロトタイプモデル Asimov（Part Time Scientists）

(b) 月ローバのプロトタイプモデル Red Rover（Astrobotic）図 2 (b) 3 眼 3D 距離センサ（Part Time Scientists）図 4

同チームは現在，中間賞 Landing System, Imaging Sub- system の 2 部門にノミネートされているが，その技術内容の詳細は明らかにされていない． 4. 4 Part Time Scientists（ドイツ）[11] Part Time Scientists はドイツに拠点を置くチームであるが，そのメンバーは欧州，米国，ブラジル，南アフリカなどからなる，多国籍チームである．同チームは現在，中間賞 Mobility Subsystem, Imaging Subsystem の 2 部門図 3 Moon Express の月着陸機とホッピングローバの概念図にノミネートされており，特に自律探査ローバ開発に強みを持っていると考えられる．ファルコン 9 のサブペイロードとしての打ち上げを想定図 4 (a) に Asimov と名づけられた 4 輪ローバのプロトし，MX-1 と名づけられた質量 600 [kg]（燃料込み）の着タイプモデルを示す．同図 (a) のモデルには 2 眼カメラが陸機を開発し，地上での飛行試験にも成功している [9]．着取り付けられているが，最新モデルでは，同図 (b) のよう陸機の大きさは，Astrobotic のものよりかなり小型である．に 3 眼式となっており三次元距離計測能力が強化されてい燃料に過酸化水素を用いた一液式エンジンを採用している．る．プロセッサとして，NVIDIA 社の GPU を用いて画像図 3 に概念図を示す．着陸後の表面移動には，それぞれ処理，環境認識，経路計画，ナビゲーションにいたる一連質量数 kg 以下の 2 輪型ローバ，もしくは推進装置を用いたの機能を実現し，地上からの遠隔操作に依存しない自律移ホッパーの使用が検討されている．同チームは現在，中間動探査を実現することを目指している [12]．賞 Landing System, Mobility Subsystem, Imaging Sub- 4. 5 Hakuto（ハクト）[13] system の 3 部門にノミネートされている． Hakuto は東北大学吉田研究室の宇宙ロボット研究を技 4. 3 Team Indus（インド）[10] 術基盤としたチームであり，現在，月面上を走行するロー Team Indus は，インド・ニューデリーに拠点を置くチーバ開発に専念している．中間賞 Mobility Subsystem 部門ムであり，元空軍パイロットと実業家集団が中心メンバーにノミネートされている．同研究室は，50 [kg] 級超小型衛となっている．星「雷神」「雷神 2」および 2U（10 × 10 × 20 [cm]）サイズインドの主力ロケットである PSLV での打ち上げを想定の CubeSat「雷鼓」の開発，軌道上運用の経験もあり，まし，月面に到着するペイロードは 40 [kg] を目指している．た「はやぶさ 2」搭載小型探査ロボット MINERVA II-2 も

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ようとしているミッションは，国家プロジェクトとして実施するならば 1,000 億円級のものになるであろう．Google Lunar X-Prize では，各チームが，これを民間ベースで約 1 ／ 10 のコストで達成しようと挑戦を続けている．しかも仮に 100 億円で達成できたとしても，賞金はその一部にしかならない．エックスプライズに参戦している各チームは，賞金のそ

(a) MoonRaker（4 輪ローバ）と Tetris（2 輪ローバ）のタンデの先を見ている．民間でも月面探査が可能であることが実ム走行（Hakuto, 浜松中田島砂丘にて）証されれば，新しい宇宙探査，宇宙開発の時代がひらかれることになるであろう．国際的に官民が協力して高い頻度で月を訪問する．行き先は月だけではなく，小惑星や火星へも展開していくであろう．そういう時代を先導する牽引車になることを夢見て，挑戦者たちはしのぎを削っている．

参考文献

[ 1 ] http://space.xprize.org/ansari-x-prize [ 2 ] http://www.googlelunarxprize.org/prize-details (b) MoonRaker と Tetris を用いた縦孔探査の概念図 (Hakuto) [ 3 ] http://www.googlelunarxprize.org/teams [ 4 ] Google Lunar XPRIZE Selects Five Teams to Compete for $6 図 5 Million in Milestone Prizes, February 19, 2014, (http://www. googlelunarxprize.org/media/press-releases/google-lunar-xprize- selects-five-teams-compete-6-million-milestone-prizes) 手がけており，これらの経験を活かして，現在，ローバの [ 5 ] http://www.astrobotic.com/ プレ・フライトモデルを開発中である． [ 6 ] https://www.youtube.com/watch?v=53hLiOWHByQ [ 7 ] J. Haruyama, et al.: “Possible lunar lava tube skylight observed ローバテストベッドとして，4 輪駆動タイプで質量約 by SELENE cameras,” Geophys. Res. Lett., vol.36, p.L21206, 10 [kg] の MoonRaker と，2 輪駆動タイプで質量約 1.5 [kg] doi:10.1029/ 2009GL040635, 2009. [ 8 ] http://www.moonexpress.com/ の Tetris が開発されている． [ 9 ] http://www.businessnewsline.com/biztech/201312101422130000. MoonRaker は，固定ミラーを用いた全方位カメラと， html [10] http://blog.teamindus.in/ ミラー・スキャン型のレーザセンサ（日本信号社 MEMS [11] http://ptscientists.com/ 製）を搭載し，これらを組み合わせて地形認識や，自己位 [12] “Shooting beyond the Moon: “Part-Time” Scientists Aim 置推定を行うことを準備している [14]．一方，Tetris は， to Develop Autonomous Rover to Compete for Lunar X PRIZE,” Scientific American, May 23, 2012, http://www. ARLISS ローバとして 2003 年より製作を続けてきた 2 輪 scientificamerican.com/article/lunar-x-prize-autonomous-rover/ ロボット [15] を原型としている．それぞれのロボットは， [13] http://team-hakuto.jp/ [14] K. Yoshida, N. Britton and J. Walker: “Development and Field 斜度 15 度の斜面を含む屋外フィールドにおいて，搭載バッ Testing of MoonRaker: a Four-Wheel Rover in Minimal De- テリーの補充電なしに 500 [m] 以上を連続走行できること sign,” ICRA13 Planetary Rovers Workshop, 2013. [15] K. Yoshida, Y. Sakamoto and K. Nagatani: “ARLISS Come- を確認している． back Competition—Six-year History of Autonomous Rover 特に最近のフィールド実験では，MoonRaker と Tetris Challenge—,” 26th International Symposium on Space Tech- をテザーで結合させ，平坦地では両者が 2 両連結となって nology and Science, ISTS-2008-U-20, 2008. [16] https://www.youtube.com/watch?v=tLIr ofblW4 走行し（タンデム走行，図 5 (a)），縦孔 [7] のような急傾斜地では，MoonRaker がアンカーとなり，テザーで牽引さ吉田和哉（Kazuya Yoshida）れた Tetris が斜面を上下する状況（図 5 (b)）を想定した 1986 年東京工業大学大学院理工学研究科修士実験にも取り組んでいる [16]．課程修了．1986 年東京工業大学助手，1994 年米国マサチューセッツ工科大学客員研究員， 5. あとがき 1995 年東北大学助教授を経て 2003 年より東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻教授．2011 年より「極限ロボティクス国際研究は総額万ドル（ドル Google Lunar X-Prize 3,000 1 100 センター」センター長．工学博士．宇宙ロボット研究をはじめ円と換算して 30 億円）の懸賞がかかった賞金レースであるとして，技術試験衛星 VII 型（きく 7 号）軌道上ロボット実験，が，打ち上げロケット，月着陸船，月面ローバのすべてを開「はやぶさ」，超小型衛星「雷神」「雷神 2」，および原発対応ロボット「クインス」の開発に貢献．（日本ロボット学会正会員）発・調達しようとすると，はるかに大きな金額が必要となる．例えば，Astrobotic あるいは Moon Express が実現し

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