宇宙ビジネスをしたい人たちに「超小型衛星」開発環境を提供する狙いとは~宇宙産業に多様化をもたらす(後編)

INTERVIEW

九州工業大学大学院
工学研究院宇宙システム工学研究系
教授 趙 孟佑

超小型衛星を多くの人、企業が「作ってすぐに試せる場」として「超小型衛星試験センター」を提供している九州工業大学。同大学はなぜ、超小型衛星試験センターを立ち上げたのでしょうか。その狙いを九州工業大学大学院 工学研究院宇宙システム工学研究系の趙孟佑(ちょう・めんう)教授に聞きました。

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「超小型衛星試験センター」設立の背景、「作ってすぐに試せる場」の提供

九州工業大学大学院工学研究院宇宙システム工学研究系 趙孟佑教授
九州工業大学大学院工学研究院宇宙システム工学研究系 趙孟佑教授


九州工業大学・戸畑キャンパス内にある超小型衛星試験センター。同センターは50㎝四方、50㎏以下の超小型衛星および搭載機器に対して、環境試験(振動、衝撃、電波、熱真空、熱サイクル、熱衝撃、アウトガス測定、熱光学測定)ができる世界初の衛星試験施設です。現在、超小型衛星や宇宙機器の開発を行う企業に対しても、「作ってすぐに試せる場」として、超小型衛星試験センターを提供しています。

「超小型衛星の存在が多くの人に知られるようになり、『安く、短期間で開発し、打ち上げられるのであれば宇宙を利用したビジネスをやりたい』という企業や人が増えてきています。とはいえ、企業が単独で衛星開発を行うのは難しい。そこで、宇宙を使ってビジネスをしたい、宇宙からデータをとりたいという人たちに、そのアイデアを実証するための場所として革新的宇宙利用実証ラボラトリーを開設し、その中で超小型衛星試験センターを提供しています」(趙氏、以下同様)

趙氏はもともと、宇宙環境と宇宙システムの相互作用、特に宇宙空間での帯電・放電を専門に研究をしていたそうです。基本的には大型衛星で帯電・放電が発生してしまう原因などを研究していた趙氏ですが、なぜ超小型衛星の研究開発を行うことになり、なぜ超小型衛星試験センターを設立することになったのでしょうか。その背景には「宇宙産業の実証実験の機会の少なさと学生の存在があった」と言います。

「私自身、自分の研究がいつ役に立つのか分かりませんでした。仮に宇宙空間で試したいことがあって、宇宙で実験したいと思っても、その実現までにかかる費用は膨大で、時間も10年から15年ほどかかります。公募も勝ち抜かなければなりません。このペースでは研究開発はなかなか進まないなと思っていました。

そんな時、学生が超小型衛星の開発を始めたのです。超小型衛星の部品はおおよそ通販などで手に入れることができるので、学生でも開発することができます。では、その衛星を使ってなにをしようか、という話になったときに、それまで宇宙でできなかった太陽電池の放電の実験をやることに決めました」

2006年初頭に九州工業大学が独自で人工衛星の設計、製作、運用を行う、九工大衛星開発プロジェクトが発足しました。
実際に宇宙に打ち上げる前に地上で宇宙環境の模擬テストを行うことが重要でした。超小型衛星であれば、大学の中でも模擬的な宇宙環境を作ってさまざまなテストを行えるということがわかってきました。

大学内で人工衛星の本体を製造でき、大学内で宇宙環境試験を行えるのであれば、効率よくPDCA(Plan、Do、Check、Actionのサイクル)を回して開発を進めていくことができます。そうしたことから、趙氏は九州工業大学に超小型衛星の研究開発及び試験の拠点を作ることを考えたのです。

2009年から熱真空試験や振動試験などの環境試験を始め、2011年に超小型衛星試験センターを設立しました。

規格化と標準化により制作コストを低下

九州工業大学がシンガポールの南洋理工大学(Nanyang Technological University、NTU)との共同プロジェクトとして開発を行ったAOBA VELOX-Ⅳのモデル。2019年1月18日に打ち上げに成功した。
九州工業大学がシンガポールの南洋理工大学(Nanyang Technological University、NTU)との共同プロジェクトとして開発を行ったAOBA VELOX-Ⅳのモデル。2019年1月18日に打ち上げに成功した。


九州工業大学が開発した超小型衛星「鳳龍弐号」は2012年5月18日、JAXA(宇宙航空研究開発機構)のH-IIAロケット21号機により、他の人工衛星との相乗りで、打ち上げに成功しました。
12年7月8日に高度約680kmの軌道上で発電実験を行い、そのデータを解析した結果、約30分間にわたって、330から350ボルトの電圧で安定して発電していることが確認されました。宇宙で300ボルトを超える発電は世界初の快挙です。

趙氏によれば、初期の超小型衛星の製造にかかった費用は2,000万円ほどでしたが、その後は開発を進めていくごとに費用が下がっており、現在は1基300万円ほどで開発できているとのことです。

「低コストで開発できているのは、これまでに何基も打ち上げてきて慣れてきているのが大きいと思います。我々のキューブサットは規格化が進んでいて、サイズは決まっていますし、基板の形も決まっています。現在、コネクタ等インターフェースの標準化も進めているところです。

超小型衛星を作るにあたって、通信・電源・データ処理・構造といった基本的ないわゆるバスと言われる部分は、部品が1個、2個変わるだけで基本的に設計を変えません。衛星内の空いている場所に自分のやりたい実験をするためのミッション機器を置く。通信であれば高性能なラジオを置きますし、地球の写真を撮りたければカメラなどを置きます。パソコンの組み立てと似ていますね。

今は宇宙で実験をやりたかったら自分たちで衛星つくって、地上試験を行い、打ち上げることができるようになりました。そういう意味では私が大学生だった頃と比べて環境はかなり変わりました。やりたいことがあれば、宇宙に行き実験できる。非常に良い環境だと思います」


宇宙産業の多様化に向けた開発環境提供とサポート

超小型衛星試験センターでは宇宙環境を想定したさまざまな試験が行われている
超小型衛星試験センターでは宇宙環境を想定したさまざまな試験が行われている


九州工業大学の超小型衛星試験センターを使った超小型衛星の開発は毎年行われており、米国の調査会社の調べによれば、九州工業大学の小型衛星の打ち上げ実績は「世界一」と言われています。2015年からは大学院宇宙工学国際コースの日本人学生やアジア、アフリカからの留学生ら6か国計15人が取り組む人工衛星計画「バーズプロジェクト」を始動。

同プロジェクトは現在、第5弾まで進んでおり、2020年9月にはパラグアイ宇宙庁とフィリピン大学ディリマン校と共同で開発している超小型衛星「BIRDS-4」が3基完成し、2021年に打ち上げられることを発表しています。今回打ち上げる衛星は、中南米で死者が多い感染症「シャーガス病」を媒介する虫「サシガメ」の生息分布の調査に利用します。

「地上に設置した虫取り機から、捕まえた数量などのデータを自動的に収集する作業を衛星が担えればと思っています。衛星を経由して地上のアンテナで受け取って処理すれば、サシガメの生息分布が推測できます」

九州工業大学はパラグアイやフィリピンだけでなく、ネパール、スリランカなど新興国の学生とも超小型衛星の開発に取り組んでいます。そこには趙氏のこんな思いがあります。

「宇宙産業をできるだけ多様化したいと思っているんです。日本を含む先進国の宇宙産業は狭い村社会になっており、技術屋が自分の作りたいものを作ってしまっている。それが閉塞的な状況に陥ったひとつの要因でもあると思っています。自分のやりたいことだけを形にするのではなく、人の役に立つことを考えて形にするには、今まで宇宙利用をできなかった国の人間が入ってアイデアを持ってこないと広がっていきません。

一部の選ばれた技術者が宇宙産業を構成し、進むべき方向性が技術者たちのマインドで決まってしまっている。ここ数年、これまで宇宙をやっていなかった人が参入しているのは非常に良い流れだと思っています。アフリカや中南米、東南アジアなど宇宙を使ってなかった国が参入してくると、彼らが抱えるニーズをもとに衛星を作れる。そうすると業界が多様化していくはずです」

九州工業大学にはAIを活用した画像処理に強い教授や、通信技術に強い教授、ネットワークやセンサー、ビッグデータ処理に強い教授などがいるそうで、衛星で取得したデータを活用する方法はさまざまです。

そうした環境を活用すべく、趙氏のもとには宇宙ビジネスをしたい企業や人たちから、いくつものアイデアが寄せられているとのこと。「今後、革新的宇宙利用実証ラボラトリーの活動を通じて世界の宇宙業界に多様性をもたらし、人類のフロンティア開拓に貢献することを目指す」と趙氏は言います。

「10年前、超小型衛星試験センターはモノづくりの企業が自社の技術を使って宇宙製品を開発する場所となっていました。ただ、10年経つと、モノではなくアイデアを試す場所に変化しています。さらに10年後には、衛星を作らずとも打ち上げられている衛星を使って、なにかする流れになるでしょう。今、衛星は最初に作った通りにしか動かないですが、10年もしないうちに、打ち上げた後でも地上から変更したプログラムを送って、機能をアップグレードするようになると思います」


文/新国翔大


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