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JAXA ホームページ http://www.jaxa.jp

研究開発部門ホームページ http://www.kenkai.jaxa.jp

国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究開発部門

〒305-8505 茨城県つくば市千現 2-1-1

TEL:029-868-5000(代表)

2018.01

国立研究開発法人

宇宙航空研究開発機構

研究開発部門

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宇宙輸送システムについて、性能・信頼性・安全性の向上、低コスト化など各種の研究を進めることで、我が国の自立的な 打上げ能力の拡大、および打上げサービスの国際競争力の強化に資することを目的としています。 現行の基幹ロケットであるH-IIA/Bやイプシロン、および開発を進めているH3やイプシロン後継機に使用される共通 基盤技術、ならびに我が国が強みを有するLNG(Liquefied Natural Gas 液化天然ガス)推進系や次世代に向けた 再使用型宇宙輸送システムなどの研究を継続して行います。

宇宙輸送システムの競争力強化

http://www.kenkai.jaxa.jp/research/transport/transport.html 詳しくはこちら 軌道上の宇宙ゴミ(スペースデブリ、またはデブリ)は、年々増加の一途をたどっており、将来的には人類の宇宙活動の 妨げになると予想されます。 JAXAは、「脅威となるデブリの除去」、「デブリを生まないクリーンな衛星、ロケットの実現」などを目指す、クリーン・ スペースプログラムを我が国の国際貢献策として提唱すべく、政府、内外の関係機関との連携検討を進めるととも に、その実現に向けた技術の研究開発に取り組んでいます。 2015年7月に、文部科学省のISS・国際宇宙探査小委員会が、「宇宙探査新時代の幕開けと我が国の挑戦」と題した第2次 とりまとめ文書を公表しました。その中で、重力天体着陸技術の獲得と月南極の探査活動を次の重要なステップとすると ともに、①重力天体着陸・離陸技術、②重力天体探査技術(エネルギー、走行・作業)、③宇宙滞在技術、④深宇宙補給 技術の4分野が今後重点的に取り組む技術課題として識別されました。 一方、JAXA国際宇宙探査推進チームで整理した「日本の宇宙探査全体シナリオ」では、我が国が進めるべき宇宙探査の シナリオを提案するとともに、全体アーキテクチャ案や上記の4分野を中心に研究目標や技術ロードマップをまとめました。

宇宙探査技術の研究

宇宙で人工衛星が長期間安定的に動作するためには、宇宙環境に耐える部品(宇宙用部品)が必要です。人工衛星開発 に不可欠な宇宙用部品の研究開発を進め、自在な宇宙活動を継続できる能力を維持するとともに、将来の人工衛星の 競争力強化をねらいます。 宇宙用部品の研究開発にあたっては、長期的視点にたち、有望な国内技術を研究機関、民間企業との協力の下に発掘し、 将来の衛星システムを効果的に刷新すると考えられる部品を優先的に研究開発し、研究成果の還元を早期に実現する ことを目指します。

宇宙用部品の研究

月南極探査ミッションの概念図 導電性テザーによる除去 デブリ除去衛星による大型デブリの捕獲 LE-9用噴射器試験 複合材ラティス構造の研究 宇宙用MPU 宇宙用パワーデバイス

宇宙活動の安全確保

http://www.kenkai.jaxa.jp/research/exploration/exploration.html 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/debris/debris.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/parts/parts.html

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人工衛星の国際競争力を高めることを目指し、技術刷新につながる革新的なテーマの研究を行っています。 ワイヤレス化の研究は、衛星内の搭載装置間のデータ通信および電力伝送の配線をワイヤレス化し、新しい衛星設計・試験 プロセスを具体化するものです。これらを実現する要素技術の確立を経て、衛星システム設計の最適化、汎用性を追求します。 合成開口レーダの研究は、ふよう1号(JERS-1)、だいち(ALOS)、だいち2号(ALOS-2)と着実に進歩してきた合成開口 レーダの性能を継続し、肥大化する観測データを衛星上で利用目的に応じて集約・処理する技術を確立し、革新的な衛星 システムを提案します。

衛星技術刷新

ロケットや人工衛星は、たくさんの部品の組み立てだけでなく、地上設備なども含め様々な要素を複雑に組み合わせる ことで、宇宙システムとして求められる機能を発揮します。本研究では、このような要素の適切な構成を検討し、全体 としてより優れた仕組みとなる宇宙システムを作り出すことを目指しています。

宇宙システムの概念検討およびシステム技術の研究

地球観測衛星からの取得データ伝送速度の向上、データ量の増大を目的として、光データ中継システム(JDRS*)の開発 が始まっています。 本研究は、多様なユーザが光データ中継サービスを利用可能とし、観測衛星等の低軌道衛星の意義価値向上を実現するため、 光通信機器の小型・軽量化を目指すものです。

光衛星通信技術の研究

宇宙機を長寿命化、言い換えれば、長期間運用できるようにするためには、宇宙用コンポーネントや部品が劣化しない こと、壊れないこと(信頼性を高め、耐久性を持たせること)が必要になります。 本研究では、低軌道衛星の寿命を現状の7年から、12年に長寿命化を実現するために、電源系バッテリの耐久性向上、 姿勢制御系機器の高信頼性化、機構部品の長寿命化などに関する技術の確立を目指しています。

長寿命化技術の研究

高感度受信部(デジタルコヒーレント方式)評価実験系 リチウムイオン電池 高速回転ホイールタイプS 宇宙用転がり軸受 また、内外の各組織と連携し、 システムレベルの概念検討を 行 うことに より、我 が 国 の 知 恵・技 術を統 合して 国 際 競争力のある技術開発、社会 課題解決、また、将来の産業 育成につながるプロジェクト 提案を行っていきます。 ユーザ伝送レートをJDRSの1.8Gbpsの2∼ 4倍に高速化する高効率・高出力光増幅器、 さらに将来的には、宇宙探査においてデータ 伝送量の向上(月探査データの伝送時には 700Mbps以上)の実現を目指しています。

*JDRS(Japanese Data Relay System):光データ中継システム

http://www.kenkai.jaxa.jp/research/innovation/innovation.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/communication/communication.html http://www.kenkai.jaxa.jp/research/system/system.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/longlife/longlife.html 衛星構体取付コイルアレイモデル これまでにJAXAで実施したミッションの初期検討 局発光LD光源 1.87GHZ-LPF コヒーレント FE 「ADC/DSP」 デジタルオシロスコープ 保持器 玉 外輪 内輪

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超小型三軸姿勢制御モジュール 宇宙機(人工衛星等)の基幹技術のうち、電気系が主要な要素となる基盤技術の研究を行い、将来のミッション実現に 必要な新規課題の研究開発を行うとともに、現在進行中のプロジェクトの一層確実な遂行を目指しています。 宇宙機システムの高性能化のため、人工衛星の姿勢制御技術、データ伝送、太陽電池の高性能化などの研究、また、 宇宙機を開発する上で必要となる宇宙環境の基礎的なデータを取得するために宇宙環境計測実験を実施し、環境 データや宇宙用材料の劣化などの研究を行っています。

宇宙機電気系技術研究

宇宙機(人工衛星等)の基幹技術のうち、機械系が主要な要素となる基盤技術の研究を行い、将来のミッション実現に 必要な新規課題の研究開発を行うとともに、現在進行中のプロジェクトの一層確実な遂行を目指し、推進系システムの 高度化研究や、高感度・高分解能光学観測を支える技術などの研究を行っています。

宇宙機機械系技術研究

本研究は、世界最高レベルの情報・計算工学技術の研究・開発・利用により、ミッション成功と開発・コスト低減を両立 させるエンジニアリングを確立することを目標としています。 このエンジニアリングの確立により、現状では実現不可能 な開発期間・コスト規模となるミッションを適切な規模で実現可能とします。 最初のステップとして、新型ロケットH3の確実かつ効率的な実現に関わる作業を優先し、これと並行して、将来衛星や 再使用輸送系等に向けた研究や、保有技術によるプロジェクト支援を行います。

ソフトウェア・解析検証技術の研究

地球観測センサシステムは、使用する電磁波の領域(光/電波)および観測方式により、種類が多岐にわたります。 本研究では、JAXAにおける網羅的なセンサシステム設計技術の蓄積を踏まえ、10∼20年後を見据えて、必要な要素レベル の技術研究、センサシステムの研究と、そのセンサシステムを利用したミッションをJAXA内外と協力して検討しています。 そして、研究成果を今後の地球観測ミッションとして実現していくことを最終的な目標としています。

観測センサの研究

擾乱試験用衛星構体テストヘッド イオンスラスタ

JAXA Super Computer System

generation 2 (JSS2) “SORA” ソフトウェア構造化設計の例 ロケットの数値シミュレーション結果例 「あらせ」(ERG)搭載超高エネルギー電子分析器XEP ISS搭載植生ライダー(MOLI) P/L帯のデュアルバンドSAR http://www.kenkai.jaxa.jp/research/electrical/electrical.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/software/software.html http://www.kenkai.jaxa.jp/research/mechanism/mechanism.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/sensor/sensor.html 模擬土壌による室内基礎実験 (後方散乱係数,偏波シグネチュア) 散乱,伝搬モデル 検証 抽出 土壌の物理特性 (層厚さ,比誘電率,含水率等) 成分分解 成分分解方 地下 Pバンド Lバンド フルポラリ メトリックな P/Lバンド 散乱計 ※イメージングの 時は試料を2次元 移動させる 超広帯域アンテナ HH HV VH VV 体積散乱,屈折, 多重散乱 (地下) O0xy=fxy(mvprpvnpgnd) 体積散乱 (林冠) 表面散乱 体積散乱 (樹幹) 二回散乱 (地面と樹幹, 地面と林冠) 土壌試料 植生試料

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通信衛星の競争力強化においては、コストへの影響が大きい衛星質量の減とトランスポンダ(電波中継機器)搭載数の 増、の2つが鍵となります。 従来の化学推進衛星は、ペイロード比率(ペイロード質量/打上質量)が20%程度に対し、オール電化衛星は推進系を 全てホールスラスタのみで実現し、さらに電源の軽量化、排熱技術の高度化をすることで、衛星質量増加を抑え、 ペイロード比率40%程度の実現を目指します。 加えて衛星運用の自動化も行うことで、コストを低減し、競争力強化を図ります。

オール電化衛星時代の通信衛星の競争力強化

詳しくはこちら 情報通信技術の進展は、ネットワークでの「モノ」と「モノ」との自律的情報のやりとりを可能にし、世界はいっそう繋がり つつあります。今後このネットワークは宇宙にまで広がると考えられています。ネットワークの中心で情報の制御を担う 半導体部品がMPU(Micro Processing Unit)で、次世代の宇宙機には、これまで以上に高機能・高性能な宇宙用の MPUが求められています。また、宇宙用のMPUは、民生用と異なり、宇宙の厳しい放射線環境に耐えねばなりません。 本開発では、耐放射線性に優れるSOI(Silicon on Insulator)半導体製造技術と、複数の機能を1つのチップに搭載 するSOC(System on Chip)設計技術を核にして、多様化・高度化する宇宙ミッションに貢献する高機能・高性能な MPUを開発します。

SOI-SOC MPU開発

宇宙太陽光発電システム(SSPS: Space Solar Power Systems)とは、宇宙空間において、太陽光エネルギーを マイクロ波またはレーザー光に変換して地球に伝送し、電力として利用するシステムです。 「宇宙に浮かぶ発電所」とも呼ばれ、再生可能エネルギーの1つとして、エネルギー、気候変動、環境等の人類が直面する 地球規模の課題解決の可能性のあるシステムと期待されています。 JAXAでは、21世紀以降のSSPS実現に向けて、  ・ 「マイクロ波やレーザー光による無線エネルギー伝送技術」  ・ 「宇宙空間における大型構造物の構築技術等に関する研究」  ・ 「長期にわたる研究開発の進め方の検討を含めた総合的な   システム検討」 を行っています。

宇宙太陽光発電システム(SSPS)の研究

本プログラムでは、民間企業・大学等による超小型の人工衛星を活用した新たな知見の獲得・蓄積、将来ミッション・ プロジェクトの創出、宇宙システムの基幹的部品や新規要素技術の軌道上実証実験などのための機会を提供しています。 宇宙基本計画上の「宇宙システムの基幹的部品等の安定供給に向けた環境整備」の一環として、超小型の人工衛星を 活用した基幹的部品や新規要素技術の軌道上実証を適時かつ安価に実施するものです。 平成30年度の「革新的衛星技術実証1号機」のイプシロンロケットによる打上げに向けて準備を進めています。

革新的衛星技術実証プログラム

http://www.kenkai.jaxa.jp/research/allelectric/allelectric.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/ssps/ssps.html http://www.kenkai.jaxa.jp/research/soisoc/soisoc.html 詳しくはこちら 詳しくはこちら http://www.kenkai.jaxa.jp/research/innovative/innovative.html 薄膜太陽電池アレイシート 超小型衛星搭載イメージ例 低コスト化や品質・供給の安定化 ホールスラスタ(BBM) SSPS(イメージ) 高機能・高性能なMPU開発 小型実証衛星1号機の構想図 © JAXA/IHI/IA © JAXA/IHI/IA © JAXA/IHI/IA

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