惑星探査3.0：ソフトウェア定義で極めて適応的な宇宙システムのためのロードマップ

Abstract

火星の彼方にある世界の地表および地下は、いまだ大部分が未踏のままです。しかし、それらの世界は惑星科学における根本的な問いへの鍵を秘めています――氷に覆われた衛星における、生命可能な地下の海の可能性から、カイパーベルト天体に保存された古代の記録まで。NASAによる火星探査の成功は、漸進主義によって達成されました。すなわち、数十年にわたる22件の、段階的に高度化した探査ミッションです。このパラダイム――私たちが「惑星探査2.0（PE 2.0）」と呼ぶもの――は、外側太陽系では成り立ちません。外側太陽系では、航海（クルーズ）時間が10年以上に及ぶため、反復的なミッションが現実的に不可能だからです。私たちは「惑星探査3.0（PE 3.0）」を提案します。PE 3.0とは、未訪問の世界を、単一または少数のミッションによって、抜本的に適応力の高い宇宙システムを用いて探査するというパラダイムです。PE 3.0のミッションは、そのミッション自身のオンサイト（現地）データの戻りに基づいて、初期の探索的科学と、その後の仮説駆動型の科学の両方を実施し、これまでに見たことのない環境で確実に機能するよう、宇宙機の能力を進化させていきます。PE 3.0を可能にする鍵となるのは、ソフトウェア定義型の宇宙システム（SDSSs）――すなわち、ソフトウェア更新を通じてあらゆるレベルでその機能を適応できるシステム――です。本論文は、PE 3.0に関するケック宇宙研究所（KISS）ワークショップの成果を報告します。扱う内容は以下の通りです：（1）科学の定義、アーキテクチャ、設計手法、検証・妥当性確認を含む、PE 3.0のシステム工学。（2）再構成可能なハードウェア、多機能性、モジュール性を含む、ソフトウェア定義型宇宙システム技術。（3）自律的科学、航法、制御、および具現化されたAIを含む、機上知能。（4）3つのPE 3.0ミッション構想：ネプチューン／トリトンのスマート・フライバイ、海洋世界探査機、そしてオールトの雲の偵察ミッションです。