第7回宇宙産業シンポジウム 091209I USEFの技術開発の系譜と今後について 2009年12月9日 財団法人 無人宇宙実験システム研究開発機構 理事 伊地智幸一 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 1 第7回宇宙産業シンポジウム 財団法人 無人宇宙実験システム研究開発機構 Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer (USEF) 設立: 1986年5月16日 目的: 無人宇宙実験システムに関する研究開発、調査研究を行うことにより、 宇宙機器に関する技術の進展および宇宙システムの利用の促進を図り、 先端技術開発の発展に寄与するとともに、我が国の産業の発展および 国際社会への貢献に資すること 事業内容: 1)無人宇宙実験システム機器に関する研究開発 （インテグレーションを含む)及びその運用管制システムに関する 研究開発 2)無人宇宙実験システム機器及びその運用管制システムに関する運用 3)無人宇宙実験システムから得られた情報の解析及び提供 4)無人宇宙実験システム及び宇宙産業の国際競争力に関する調査研究 5)無人宇宙実験システム及び宇宙産業の国際競争力に関する普及啓発 6)以上の他、USEFの目的を達成するために必要な事業 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 〒101-0052 東京都千代田区神田小川町2-12 Tel. 03-3294-4834 Fax. 03-3294-7163 http://www.usef.or.jp 2 第7回宇宙産業シンポジウム USEFの具体的な活動内容の説明(1/2) ・経済産業省の宇宙の産業化の政策に基づき、それをプロジェ クトとして企画し遂行する。 ・プロジェクトを設定するにあたり、現状に則して妥当な計画 と、新規技術開発を含む「技術要求」を調査検討を行う。 ・プロジェクトを推進するにあたり、能力を有し実現に最適な 製造メーカや運用者を選定組織し、目的に向けて推進させる。 ・開発プロジェクト全体のシステムインテグレーション/解析、 技術管理並びにプロジェクト管理を実施する。 ・成果をまとめ、宇宙の産業化推進の観点での評価を受けると ともに、産業界への成果の普及をはかる。 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 3 第7回宇宙産業シンポジウム USEFの具体的な活動内容の説明(2/2) 宇宙分野における日本社会の産業的見地からのニーズ METI/NEDO ニーズを満たすための「短期的」及び「長期的」 な視点での政策の設定と、それを実行するための 財政的な裏付の用意 USEF その時点における技術的、社会的な背景に基づき 具体的な施策を設定して推進(プロジェクト)する ・現実的な計画や技術要求の設定 ・能力を有する製造メーカや運用者の選定と組織化 ・インタフェース調整と技術/プロジェクト管理 ・インテグレーション/解析 ・成果のとりまとめと普及 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER プロジェクトの成果 H/W、S/W、組織 データ、基準、etc イノベーション 本シンポジウムの主題 4 第7回宇宙産業シンポジウム USEFの技術開発の系譜について(1/2) 基本認識: USEFは設立以来、宇宙産業の分野における日本の社会の ニーズを満たすための「イノベーション」を継続的に実施し、当該 のプロジェクトの目的達成に適用するのみならず、その後継のプロ ジェクトに引継ぎ、さらに発展させて来ている。 技術的なテーマの推移: 1.微尐重力環境利用、2.民生部品技術の宇 宙への転用による宇宙の低コスト化のための宇宙実証機会の提供、3. 小型高性能衛星とそのミッションの実用化、と期間は重なりつつ推 移して来ている。 低高度衛星: この分野における「イノベーション」は、実用「小型 衛星」への取組み、「バス標準」の導入等の衛星のアーキテクチャ の改革を通じ、中小企業の参入の促進や、さらにはグローバルな協 力を模索するしくみ作りに立入っている。 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 5 第7回宇宙産業シンポジウム USEFの技術開発の系譜について(2/2) 統合化低高度衛星群: 今後は単一の衛星ではなく、100kg級やそれ以 下の大きさを含め、超小型から大型の複数の衛星が機能分担を含む 連携をして社会のニーズ(環境保全、災害監視、安全安心、等)に応 える「統合化低高度衛星群」を見据えて活動を行っている。 大型静止軌道衛星: この技術については次世代衛星基盤技術開発プ ロジェクトにおいて要素技術の「イノベーション」を行っており、 準天頂衛星に搭載して実証する。 宇宙太陽発電衛星: これについては1993年よりMETIの政策に従い調 査と研究を実施してきており、その後JAXAとも連携をしつつ調査、 システム検討並びに技術開発を実施し、実現にむけての技術ロード マップを設定した。現在宇宙基本計画にも盛込まれ、今年度より開 発プロジェクトとして実現に向けての技術開発を実行する。 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 6 091120 USEFにおける技術開発の系譜 第7回宇宙産業シンポジウム 1990年 2000年 1980年代 2010年 1990年代 2020年 2000年代 2010年代 HiMEOS Space Flyer Unit HiMEOS実機 (高度なマヌーバ能力) USERS (宇宙実験・観測機) 複数衛星連携 (次世代型無人宇宙実験機・自律帰還) SERVIS-1 & 2 EXPRESS 自動自律・どこでも運用 USEF運用管制センター 新アーキテクチャ (USERS/SERVIS運用設備) ARH ASNARO (ETS-VII搭載による宇宙用ロボットハンド実験) ASNARO-2等小型衛星継続 (小型地球観測機) USEF提案又は他機関・民間提案 構想及び今後の動向 他機関開発プロジェクト 空中発射 (小型衛星打上げロケット) 実線は開発プロジェクト 超小型衛星開発支援 即応化技術による 低高度小型衛星 空中発射 空中発射関連開発の継続 マルチ打上 点線はFS、調査、要素技術開発等 次世代大型静止衛星による 通信、気象、早期警戒等 ASER(準天頂) SSPS関連調査、技術開発、システム検討 SSPS SSPS関連開発の継続 (宇宙太陽発電) USEF 他機関 統合化低高度衛星群による 地球観測・科学観測・安全安心 軌道上実証継続 (民生部品技術軌道上実証機) (自律帰還型無人宇宙実験機) USEF実施済み又は予定 2020年以降 USERS利活用推進 宇宙ステーションの建設・維持と利用 HTV 静止衛星開発等 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 宇宙往還機 無人宇宙実験システムによる、より高度で簡便な宇宙環境利用 ISSよりの自律帰還 (継続) 低高度地球観測、科学観測衛星開発等 ロケット開発等(N-1,2、H-I,II等の液体ロケット系統) ロケット開発等(L、M-III,V等の固体ロケット系統) 静止軌道での SSPS実証・建設 (継続) 次期固体 (継続) 次世代ロケット・宇宙往還機 7 第7回宇宙産業シンポジウム NEDOロードマップの引用 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 88 第7回宇宙産業シンポジウム スペースフライヤユニット (SFU: Space Flyer Unit) (1987年～1996年) プロジェクト概要: 当時の通商産業省/NEDO/USEF、文部省/ISAS、科学技術庁/NASDAの共 同プロジェクト。 電気炉、工学実験装置、科学観測機器、ISS搭載機器実証実験装置等 を搭載し、H-II ロケット3号機にて1995年3月18日種子島宇宙センタ ーより打上げられ、様々な軌道上実験を実施した後、1996年1月13日 に若田宇宙飛行士によりスペースシャトル72号に回収され、同1月20 日にケネディースペースセンターに帰還した。 イノベーションと技術の系譜: 良好な微小重力環境の維持 再使用を前提とした多目的プラットフォーム スペースシャトルとのインタフェース (大幅で正確な軌道制御、任意指向の姿勢制御、ランデブ ー、有人対応の安全性) 革新的運用管制技術、クラスB+αの部品の採用 効率的プロジェクト管理 (なお回収されたSFU実機は上野の国立科学博物館新館2階に再組立され展示中) INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 9 第7回宇宙産業シンポジウム 自立帰還型無人宇宙実験システム (EXPRESS: EXPeriment RE-entry Space System) (1990年～1995年) プロジェクト概要: 日独科学技術協力協定に基づく当時の通 商産業省/NEDO/USEFとドイツ宇宙機関(DARA)との共同プロジ ェクト。1996年1月15日にM-3S8号機にて内之浦より打上げら れ、5日間宇宙実験をし、帰還する予定であったが、ロケット の問題にて行方不明。約一年後にガーナ国に無事帰還してい るのが発見され、回収した。 イノベーションと技術の系譜: 熱防御システム、リエントリー、自立帰還 宇宙ロボット実験用高機能ハンドシステム (ARH: Advanced Robotic Hand System) (1992年～1999年) プロジェクト概要: 1997年11月28日に旧NASDA ETS-VIIに 搭載されて打上げられ、軌道上において地上からの遠隔 操作にてタスクボードのコネクタ着脱実験、ボルト/ワイ ヤ操作実験等の遠隔操作実験を行った。 イノベーションと技術の系譜: 地上からの通信時間遅延も含んだ遠隔操作 ロボット制御 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 10 第7回宇宙産業シンポジウム 次世代型無人宇宙実験システム (USERS: Unmanned Space Experiment Recovery System) (1995 ～ 2006) プロジェクト概要: USERSは無人で軌道上実験を実施し、目的とす る場所に自ら帰還するシステムを確立するとともに、大型バルク超 電導材料製造実験を実施した。さらにカプセル帰還後は軌道上に残 されたサービスモジュールに搭載した民生部品・民生技術の軌道上 検証を実施した。2002年9月10日にH-IIAロケット3号機で打上げ、大 型バルク超電導材料製造実験を完了後、2003年5月30日早朝に小笠原 東方沖の計画された場所に帰還した。さらに軌道上に残されたサー ビスモジュールは、搭載した民生部品・技術の軌道上検証を2005年1 月末まで実施し、その後軌道を低下させ2005年2月25日に成功裏に全 ての運用を終了し、2007年6月17日に大気圏に再突入し消滅させた。 イノベーション及び技術の系譜: 帰還カプセルと熱防御系、大幅な軌道変更、任意指向の姿勢制御 精密な軌道制御/リエントリーとピンポイント帰還 さらに良好で長時間維持可能な微尐重力環境 位置特定と探索回収、中小型標準バスの確立、統合化宇宙機制御系 運用管制系、2衛星同時運用、小人数運用 民生部品・技術の軌道上実証、クラスB+αの部品の採用の継続 尐人数よるプロジェクト管理、大気圏再突入処理 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 11 第7回宇宙産業シンポジウム SERVIS-1 宇宙環境信頼性実証システム (SERVIS: Space Environment Reliability Verification Integrated System) (1999 ～ ) プロジェクト概要: SERVISは、我が国の民生部品・技術を宇宙等の 過酷な環境に適用した場合の信頼性保証等のためのガイドラインを 構築することを目的とし、これにより宇宙環境で使用する機器等の 低コスト化と高性能化の実現を期待するものです。この目的達成の ため、民生部品や技術についての地上試験の他、 ・初号機は2003年10月30日にロシアのROCKOTを使用して、モスク ワ北方約800kmにあるプレセツク射場から打ち上げられ、その後2年 にわたる軌道上検証の後、2005年11月1日に運用を終了しました。 ・2号機は同じくロシアのROCKOTにて2010年度初頭に打上げ、約一 年の軌道上検証を目標として準備が進められています。 イノベーション及び技術の系譜: 進化した中小型標準バス 民生部品・技術の軌道上検証の継続と検証済後バス機器への採用 民生部品・民生技術の宇宙分野への転用のための知的基盤の構築 (マイクロプロセッサ、メモリ、ゲートアレイなどの高機能半導体 の部品の評価による民生部品リスト、設計ガイドラインの整備) 小人数のプロジェクト管理の継続 運用管制システム INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER SERVIS-2 搭載ミッション機器 リチウムイオン電池実験装置（LIBA） データマネージメント装置（ADMS） 自律フォールトトレラント計算機（CRAFT） リモートターミナル実験装置（PPRTU） 高性能データ圧縮装置（HPDC） 先進測位実験装置（APE） 先進衛星構体実験装置（ASM） 磁気軸受ホイール実験装置（MBW） 12 第7回宇宙産業シンポジウム USEF運用管制センター (USEF Space Operation Center)(2001 〜 ) 概要: USERSの運用管制センターとして USEF5階に設置し、引続きSERVIS-1の運用に 使用。装置を最新化し2008年にSERVIS-2運 用のために再整備。定常運用のみならず、 クリティカル運用にも対応。また複数衛星 並行運用に対応。定常運用は2名のオペレー タで運用可能。地上局はJAXA新GNを利用。 イノベーション及び技術の系譜: SFU運用管制センターの設計思想の継続 複数衛星対応(データベースの切替えにて) 複数衛星運用に迅速に切替え対応可能 H/Wの更新へのS/Wの改修にて対応 (アルゴリズムを引継ぐ) USERS及びSERVIS-1対応のUSOC SERVIS-2対応のUSOC (2001年頃より2005年頃まで) (2008年整備) INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 13 第7回宇宙産業シンポジウム 宇宙太陽発電システム 宇宙太陽発電衛星 (SSPS : Space Solar Power System)(1993 〜 ) プロジェクト概要: 1993年度、ISAS、諸大学、電 子技術総合研究所の宇宙太陽発電所に関する研究 を基とし、当時の通産省/NEDOの指導に基づき宇宙 太陽発電の実現に向けての技術調査を開始した。 さらにJAXAとも協力しつつマイクロ波電力伝送技 術等の要素技術開発やシステム技術の検討を実施 した。そして実現に向けてのロードマップを明確 にし、2009年度よりJAXAと共同にて具体的なレト ロディレクティブ方式による電力伝送技術の確立 を目指したプロジェクトを開始している。 マイクロ波電力伝送実験 イノベーション及び技術の系譜: マイクロ波電力伝送技術(送受電技術) さらにシステム構築に必要な技術として ロボット技術、大型構造物組立、大電力技術 太陽電池、複数衛星連携、大型システム姿勢制御 INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 14 第7回宇宙産業シンポジウム 次世代衛星基盤技術 (ASER: Advanced Satellite Engineering Research Project)(2003 〜 ) プロジェクト概要: 2003年度より、次世代の主として大型静止通信衛 星の商業化に必要な技術として一体成型主構体シリンダー、三次元 ヒートパイプネットワーク、175AHリチウムイオンバッテリー、250mN ホールスラスタ、並びにAISTに委託している擬似時計技術の開発を 行っており、そのうち大型ホールスラスタを以外については2010年度 打上げ予定の準天頂衛星(QZSS)に搭載して軌道上実証を行う。 イノベーション及び技術の系譜: 大型システム必要な要素技術 SFUのPLUのヒートパイプからの系譜 SERVIS-1で実証の50AH Li-ION電池を引継ぐ175AH Li-ION電池 SSPS等の大型構造システムの構築、熱制御、姿勢軌道制御 250mN大型ホールスラスタ INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 三次元ヒートパイプネットワーク 一体成型主構体 175AHリチウムイオンバッテリー 15 第7回宇宙産業シンポジウム 小型化等による先進的宇宙システムの開発 (ASNARO: Advanced Satellite with New system Architecture for Observation)(2008 〜 ) プロジェクト概要: 日本の宇宙分野での競争力を強化と社会 のニーズを満たすことを目的として、 1.低コスト・短工期の衛星バス開発を可能 とする、新しい開発・製造・運用の手法・仕 組みによる先進的な宇宙システム開発手 法を確立する。 2.リカリングフェーズでは2年以内で製造 完了でき、ビジネス展開可能な質量300kg 程度の標準的小型衛星バスを開発する。 3. 504kmの高度から50cm以下の分解能 (GSD)を有する高性能な光学センサの開発 し搭載する。 イノベーション及び技術の系譜: ・民生用エレクトロニクス技術の進歩に よる小型化と計算機技術、USERS/SERVIS による部品リストと設計ガイドライン ・地上用の新材料(NTSIC) INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER ・スペースワイヤ、インタフェースの簡略化 ・中小企業の参入のための環境の整備 ・そのための「バス標準」の確立と普及 ・自動自律、どこでも運用の実現 16 第7回宇宙産業シンポジウム 空中発射システムの研究開発 (ALSET：Air Launch System Enabling Technology)(2006 〜 ) プロジェクト概要: 小型衛星をタイムリーに打上げる機 会を確保するため、技術的な課題のみならず法的並びに 社会的な面からの検討も行い、日本における空中発射シ ステム開発推進をはかる。 イノベーション及び技術の系譜: 打上管制の変革、小型固体ロケット、エレクトロニクス 射場安全基準、法整備 高度なマヌーバビリィーを有する地球観測衛星 (HiMEOS: Highly Maneuverable Earth Observation Satellite)(2006 〜 2008) プロジェクト概要: 軌道や姿勢をダイナミックに変更可能な地球 観測衛星について検討し、その有用性と実現性について調査した。 その結果、従来は両立しなかった同一地点の高頻度観測と監視可 能地点の拡大を一つの衛星にて可能となった。また日本及びその 周辺の緯度の監視であれば、その能力により従来の極軌道ではな く低い軌道傾斜角の地球観測衛星の有用性も示した。 イノベーション及び技術の系譜: SFU/USERSと継承された大幅な軌道制御 CMGを使用したダイナミックな姿勢変更と指向 監視目的のための高分解能センサー (可視、近赤外、熱赤外、マイクロ波) INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 17 第7回宇宙産業シンポジウム ・・・ご清聴感謝いたします・・・ INSTITUTE FOR UNMANNED SPACE EXPERIMENT FREE FLYER 18
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