2021年6月

第810号

超小型衛星における国際標準化
国立大学法人九州工業大学

革新的宇宙利用実証宇宙環境技術ラボラトリー

施設長・教授趙孟佑 Ph.D.

<はじめに>
昨今、超小型衛星の開発・利用が急激に広まり、「ニュースペース」という言葉も宇宙
業 界 を 超 え て 使 わ れ る よ う に な っ て き た。
2012年に「超小型衛星試験の国際標準化プロ
ジェクトの紹介」と題した寄稿を「航空と宇宙」に行なった（1）。それからほぼ10年がすぎ、超小型衛星をめぐる状況は筆者の予想を超えた展開を見せている。本稿においては、超小型衛星の現状を述べたのち、超小型衛星に関連する国際標準化について過去10年間を

図1

500kg以下の衛星の打上げ数の推移（出典：九州工業大学）

振り返ると共に現在の動向について紹介する。

500kg以下の衛星の打上げトレンドを図1に示す。2019年と2020年に101-500kgの衛星の<超小型衛星の現状>

打上げ数が跳ね上がっているのは、OneWeb

まず「超小型衛星とは何か」について述べや Space-X と い っ た 通 信 メ ガ コ ン ス テ レ ー

たい。日本で「超小型衛星」というと、「50kg

ションの打上げが始まったからである。10kg

以下の衛星」とおぼろげに認識されている。

以 下 の 衛 星 は 最 近 で は ほ と ん ど CubeSat

これはJAXAのH2A相乗り衛星の上限が50kg（10cmx10cmx10cmの立方体を基本とした超で あ っ た こ と に 由 来 し て い る。英 語 で は、

小型衛星）であるが、PlanetやSpireといった

Small Satellite、Micro-Satellite、Nano-Satellite、

3U（10cmx10cmx30cm）サイズのCubeSatの商

Pico-Satelliteなどと呼ばれているが、厳密な業コンステレーションの打上げが一段落した定義があるわけではない。そのために、後述

ためにここ2、3年は若干減少傾向にあるが、するが「安く、早く」衛星をつくることを目

長期的には増加傾向にある。

指したLean Satellite という呼称も用いられて超小型衛星の現状については、文献2、3ないる。Lean Satelliteでは「安く、早く」作る

どが詳しい。文献2では、超小型衛星（50kg

ために、リスクをとる。そのため、大きな衛以下を対象）を用いた宇宙新興国の支援の検星では価格も高くリスクをとるのが難しいた討をテーマとしているが、過去に実施された

めに必然的に衛星サイズが小さくなる。「小超小型衛星ミッションの成果や教訓、超小型さい」衛星を作ることは結果であって、目的

衛星技術の動向、海外の超小型衛星政策等にではないということになる。

ついて幅広く調査を行なっている。文献3は21

トピックス

500kg以下の衛星に関連した宇宙機器産業に

CubeSatコンポーネントはコモデティ化が進ついて毎年報告を行なっている。文献3によみつつある。そのような中、CubeSatベンダー

れば、50kg以下の衛星製造の市場規模は年間

は、単なるコンポーネントの供給ではなく、170から360M$程度である。一方、全てのカ

衛星バスをセットで販売して宇宙ミッション

テゴリを含む衛星製造業全体は12.5B$でありのためのプラットホームを提供するビジネス（4）へと移行しつつある。

、超小型衛星は3%程度を占めるに過ぎない。しかしながら、従来型の衛星製造業の伸超小型衛星は、複数衛星を軌道上で運用すび率がこの10年間ほぼゼロであった（文献5

るコンステレーションにおいて従来型衛星にによれば、2009年は13.5B$であった）のに対はない強みを発揮する。PlanetやSpireといっして、50kg以下の衛星は今後10年間で倍になた3UのCubeSatコンステレーションは商用衛（3）星群として実際のビジネスを展開している。

ると予想されており、宇宙業界において両社のように100機を超えるようなコンステ

成長著しい分野である。
超小型衛星産業は、「ニュースペース」とレーション事業者の場合、衛星を自社で全て呼ばれる企業群の中核をなしているが、大学作った方が安く、また変化に迅速に対応でき

発ベンチャーや異業種からの参入が主流とる。そのため、コンステレーション事業者のなっている。その特徴としては、先にも述べ

多くは、水平分業（コンポーネント等を外製）

たように「無駄を省いて安く·早く衛星の価から垂直分業（コンポーネント等を全て内値を顧客に届ける」ことを重視している。リ製）に移行しつつある。超小型と言うには少々スクを許容した形での開発を行うので、打上

大きいが、Space-XのStarlinkコンステレーショ

げ後に不具合が発生する可能性はゼロではな

ンなどは、打上げも自社でおこなっており、い。しかしながら、1機あたりのライフサイ

コンステレーションの規模が大きくなるほ

クルを短くして軌道上での教訓を次号機に反ど、垂直統合の幅を広げる傾向にある。

映し、経験値に基づいた衛星開発を行うこと
で、信頼性を高めていく手法をとっている。

<ISO-19683とTS-20991について>

超小型衛星では「安く、早く」のために地超小型衛星分野において、これまでに表1に上民生品や民生技術を積極的に活用してい示す3件の標準文書がISOで制定されている。

る。部品やコンポーネントの調達は、世界中

このうち、ISO-19683とTS-20991は筆者がか ら ネ ッ ト を 通 じ て 行 わ れ て お り、特 にPL（Project Lead）として制定活動を行なった。

表1
番号

タイトル

提案国

内容

発行月

IS-17770 Cube Satellites（CubeSats）

米国

一般的要求事項
放出機構とのインター 2017.6
フェース

Design Qualification andIS-19683 A c c e p t a n c e T e s t s o f S m a l lSpacecraft and Units

日本

試験

TS-20991

22

制定済みの超小型衛星関連ISO文書

Requirements for Small
日本
最低限の要求事項
Spacecraft
フランス

2017.72018.7

2021年6月

第810号

ISO-19683は、超小型衛星の信頼度を向上さきない衛星は宇宙に行くべきではないというせることを目的として、2011年度から経済産ことになる。また、熱真空や振動といった各業省のアジア基準認証推進事業費補助事業の試験項目について、Required, Optionalの別を支援を受けて制定活動が行われた。プロジェ

記述し、Optionalの場合はどのような時に試クト開始の経緯については、文献2に詳述し験を実施すべきかを判断できる論理フローているが、当時は年間の打上げ数が10〜20機

チャートを掲載した。

の時代で、超小型衛星の信頼度がまだまだ総UNIT-QTは、ISO-15684のような従来の衛体的に非常に低く商業用としては耐えられな星試験標準では一品モノの衛星プロジェクト

いレベルであった。そうはいっても大型衛星に納入するための特注品のコンポーネントの並に試験をすればいいというわけではなく、認定試験という位置付けがされてきた。しか多くの超小型衛星が初期故障で深刻な事態にし、ISO-19683においてはCOTS（Commercial-

陥っていたのに鑑み、超小型衛星に相応しい

Off-The-Shelf）の民生部品からなる衛星コンレベルの初期故障の低減をまずは目指す必要

ポーネントがカタログ品としてネット販売さがあった。そのためには、システム試験が重れている状況を鑑みて、定量的な試験条件を要である。また、当時はインターネット上で記載した。言い換えれば、このISO-19683に

超小型衛星用のコンポーネントが売られ始め

記載されている試験条件をパスできないコンていたが、玉石混淆であり、どのような試験

ポーネントは宇宙用として売られるべきでなを経て売られているのかが極めて不透明でいということになる。一方で、定量的な試験あった。また、商業用として、顧客の依頼を条件はその根拠を付録に掲載することとし受けて衛星を作ろうとしても、「超小型衛星

た。

の価値にふさわしい試験とは何か？」につい筆者は、ISO-19683の前に衛星搭載太陽電て、メーカーと顧客の間に合意できるものが池 パ ネ ル の 帯 電 放 電 試 験 方 法（ISO-11221,

なく、契約に使えるような試験条件や試験方

2011年8月制定）のProject Leadを務めたこと

法を記述する文書は存在しなかった。

がある。その時の教訓から規格制定において

ISO-19683においては、ゼロから全く新しい試験標準を作るのではなく、従来型の衛星向けに50年間に亘って培われてきた試験標準（たとえばISO-15684）を超小型衛星向けにテイラリングすることを考えた。ただし、むやみに試験を免除したり条件を緩めたりするのではなく、基礎研究に基づいてデータを取得
しテイラリングの根拠を示した上で、低価格·短納期を追求する超小型衛星にふさわしい
AffordableでReliableな試験標準を作ることをは以下のことを心がけた。
・豊富な試験実績と基礎データを保有し、積極的にデータを開示していく
・専門家間の団結を保ち、よりよいものを作ろうとする気持ちを共有する
・旅費を出してでも、ワークショップ等に海外から人を呼ぶ・議事運営を日本が握っているISOのWGで進める・規格を成立させるために、妥協すべきとこ心がけた。その結果、ISO-19683は初期故障

ろは妥協するを低減させるための最低限の試験セットを要

幸いなことに経済産業省の補助金による支求として明確化することとした。言い換えれ援を受けることができたおかげで、2011年かば、ISO-19683にかかれている試験をパスでら毎年ワークショップを開催することでき23

トピックス表2

超小型衛星関連の国際標準を討議するための専門家ワークショップの開催実績

開催月

開催地

タイトル

2011.12北九州

2012.12

参加者数
日本

海外

International Workshop on International Standardization of
Nanosatellite Technologies

54

36

北九州

International Workshop on Micro/Nano Satellite TestingStandardization

29

15

2013.11

東京

International Workshop on Small-Scale Satellite TestingStandardization

37

23

2014.11北九州

International Workshop on Small-Scale Satellite Standardization

43

45

2015.12ローマ

International Workshop on Lean Satellite Standardization

3

42

2017.1

東京

International Workshop on Lean Satellite Standardization – 201748

35

2018.1

北九州

International Workshop on Lean Satellite - 2018

62

40

東京

International Workshop on Lean Satellite - 201950

38

オンライン International Workshop on Lean Satellite - 2020

79

38

2019.122020.11た。その一覧を表2に示す。ISO-19683制定活CD/Cの段階で英国から強い反発を受けた。

動の中で培った専門家のコミュニティーは現

当初のタイトルは

在も続いており、ISO-TS-20991や現在進行中

Acceptance Tests of Small-scale Satellite andのCubeSat Interface規格制定活動においてもUnits としていた。それに対して、 Small-scale

重 要 な 役 割 を 示 し て い る。こ れ ら ワ ー ク

Satellite

ショップの議事録や関連資料はWebサイト

Satelliteを想起させる、SSTLはもっとしっか（https://lean-sat.org/）からダウンロードできりした試験をしており、それよりも緩い試験る形になっている。

標準を出されてはSSTLのブランドに傷がつ

Design Qualification andは英国の小型衛星企業SSTLのSmall

く、と言った意見が英国から出された。
ISO-19683の制定活動の進行過程を以下に

2014年11月に行われた専門家ワークショッ
プにて、英国の意見をとりいれるべく、超小示す。
NWIP投票型衛星を英語で何と呼ぶべきかという議論を（専門家が集まらずNG）行った。その結果、超小型衛星とは、低コス• 2014年4月

NWIP再投票通過

ト・短納期を追求して衛星を作り運用する哲• 2015年3月

CD/V通過学を言うのであって、大きさで定義するのは• 2013年6月• 2015年6月-2016年6月 活動一旦休止

間違いであるという結論に至った。適当な名• 2016年11月

DIS通過

称 に つ い て 議 論 を か わ し た 結 果、 Lean

• 2017年8月

IS発行

Satelliteという名称を使うことで一致した。

Lean Satelliteとはトヨタの生産方式を米国で初回のNWIP投票こそ専門家が集まらずにアレンジし直したLean Manufacturingから来否決されたが、再投票通過後は専門家ワークて い る。し か し、自 動 車 に 使 わ れ る Lean

ショップ開催と並行して進めていたことも

Productionを超小型衛星にそのまま適用する

あ っ て 比 較 的 順 調 に 進 ん で い た。し か し、ことはできず、あくまでもムダを省き最小限

24

2021年6月

第810号のチームでできるだけ低価格・短納期で信頼る2015年6月から2016年6月までの休止期間の性の高い衛星を顧客に届ける、という意味で理由である。

のLeanである。このような議論を経た結果、

超小型衛星に関する上位規格を作る決断を2014 年 12 月 に 19683 の タ イ ト ル を Design

したものの、その規格は商業衛星のみならず

qualiﬁcation and acceptance tests of lean satellite

大学等の教育・研究衛星にも影響を与えかねand units と変更して、CD/Vとして提出した。

ない。そのため、産業界だけでなく大学等も

CD/Vは通過したが、米国はLean Satelliteとい含めて、超小型衛星の専門家から広く意見をう名称はまだ広く知られておらず時期尚早で

募 る た め に IAA（International Academy of

あるとの理由から反対票を投じた（英国は棄Astronautics）でStudy Groupを立ち上げて、学権）。2015年6月に米国で開催されたSC14総界・新興国からの意見をとりいれる機会を設会にて、SC14中の英語国である米国と英国け た。IAA に お い て、 Definition andに対して、英語での適当な呼称について両国

Requirements of Small Satellites Seeking Low-で協議した上で提案してほしいと依頼したとCost and Fast-Delivery というStudy Group（IAA

ころ、 Small Spacecraft

SG4.18）を2014年の9月に立ち上げた。

ではどうかと提案された。

IAA SG4.18ではLean Satelliteの概念をさら

超小型衛星の定義をめぐって19683が迷走に明確にすべく、各衛星プロジェクトをLeanし始めた頃、ISO/TC20/SC14のメンバー（特Satelliteの尺度として0から100までで表す尺にフランス）からは、「試験規格を作るのも度を導入した。Lean Satelliteの特徴を9つのカ

いいが、その前に超小型衛星とは何かを整理

テゴリーにわけ、各カテゴリーにそれぞれして、超小型衛星が守るべき要求条件を明確

ウェイトをつけた上で、16個の設問を用意しにした上位規格みたいなものが必要ではない

た。各設問に答えることで、最終的に0からの か ？」と い っ た 意 見 が 出 さ れ た。TC20/

100までの尺度を計算することができる。こSC14に参加しているのは概して各国宇宙機の尺度を35の実際の衛星プロジェクトと8の関や衛星プライムメーカー等に所属する人達

仮想プロジェクトにあてはめて検証してみであり、超小型衛星とは縁遠いところにあた。

る。2011年に初めて超小型衛星の試験規格を作りたいとISO/TC20/SC14でプレゼンして以来、ISOの場で「超小型衛星は学生のオモチャである」「ゴミばかり増やしている」といった非常に厳しい意見を聞かされた。当時は「New Space」という言葉もなく、特にフランス等は国内に有力な小型衛星企業も存在していなかったこともあって、超小型衛星に対しては非常に冷淡であった。彼らの求める上位規格を作らない限り、試験規格は受け入れられないだろうと思われ、2015年6月から上位
規格作成にとりかかり、19683に係る活動は一旦休止することとした。それが、上記にあ

表3 各衛星プロジェクトのLean Satelliteを測る尺度
No
カテゴリー
ウェイト
1 プログラムコスト
20
プロジェクトスタートから
2 フライトモデル納入までに20かかった時間3 単純さ
114 リスク許容125 リスク軽減5
6 信頼性要求
10
7 ミッション期間
4
8 打上げ
10
9 ムダの最小化
825

トピックスその他にも、Study Groupの参加者に対し• 2017年11月 DTS通過て、自分達がこれまでに超小型衛星を開発・• 2018年7月打上げた際に、どのような要求条件に従わな

上位規格案は、2016年9月のCD/Vは通過しければならなかったかについて、調査を行ったものの、米国と中国から、既存の規格を束た。その結果、15ヶ国18名から回答を得た。

ねたものだけである、とのコメントがでた。

回答の中身にそれほど差はなく、デブリ防

このままの形でDIS投票へと進むのか、今後止、システム安全、周波数調整、国連登録、

大きく改訂してオリジナルの要求事項をいれ分離直後の電波放射等々があげられていた。

るのか、TSなどのより拘束力の弱い文書とそれらの結果を踏まえて、ISO-20991の原案

するのか、2017年1月に東京にて開催されたが作成された。

専 門 家 ワ ー ク シ ョ ッ プ（I n t e r n a t i o n a l

TS発行

IAA SG4.18の結果は、Study Group ReportとWorkshop on Lean Satellite Standardization –し て 2017 年 に 出 版 さ れ た。Report で は Lean

2017 ）にて議論を行なった。その結果、文Satelliteの定義を以下のように記している。 A

書化することを優先してTSとして提案する

lean satellite is a satellite that utilizes non-

こととし、2017年6月のSC14総会を経たのち、traditional, risk-taking development and2017年11月のDTS投票を通過した。投票結果

management approaches – with the aim to provide

は、米国のみが反対し、フィンランド、イン

value of some kind to the customer at low-cost

ド、ノルウェー、英国が棄権した。最終的にand without taking much time to realize the

2018年7月 にISO/TS-20991 Space systems --satellite mission.

従来のシステム工学は、アポロ計画に代表される宇宙システムとともに

Requirements for small spacecraft

として発行

された。

発展してきたが、その目的は、システムがど

ISO/TS-20991は、超小型衛星であろうが大のように複雑になろうとも完璧に動くシステ型衛星であろうが、衛星である限り準拠すべ

ムをステークホルダーに届けることにあっき最低限の要求事項を列挙したもので、それた。一方でLean Satelliteの目的は、100%常にらの要求事項を詳細に述べた別のISO規格等動作が保証されることを優先しない新たなスを参照する形になっている。要求事項についテークホルダーに対して、最小限のコストでては、ロンチャーインターフェース、システ

良 質 な 製 品 を 届 け る こ と に あ る。L e a n

ム安全、相乗り、デブリ防止、周波数調整、Satelliteに関する研究は、システム工学の新国連登録、設計・製造の検証、CubeSat、ISS

たな展開をもたらす可能性がある。

放出の9つに別れており、全部で5ページの小IAA SG4.18 で の 議 論 を 踏 ま え、品であるが、どれだけサイズが小さかろうというタと、衛星の目的がなんであろうと、守るべき

Requirements for Small Spacecraft

イトルで2015年にNWIP提案を行った。提案

ことを書き記している。

は、上位規格の制定を強く主張したフランス

TS-20991は、2018年8月のISO本部の広報でとの共同提案となった。その後の経過は以下

Ready for lift-off： ﬁrst international guidelinesの通りである。

for small spacecraft just published として、大々• 2015年10月 NWIP通過

的に取り入れられた。超小型衛星の数が爆発• 2016年9月

CD/V通過的に増えている中で、とてもタイムリーな• 2017年8月

TSとして投票にかける

ISO文書であると賞賛され、SC14委員長（米262021年6月

図2

国）から

第810号

人工衛星を保有した国の累計数とCubeSatが第一号衛星となった国の累計数（出典：九州工業大学）
ISO/TS 20991 will be of great beneﬁt<CubeSatについて>

to small spacecraft developers, as well as launchISO-17770 Cube Satellites（CubeSats）

operators, by providing the minimum（2017 年 6 月 発 行）は、S t a n f o r d 大 学 とrequirements to ensure their safety and debris

California Polytechnic 大学が2000年代初頭に

mitigation,

It covers everything from the

作成し、それ以来維持してきたCubeSat規格

design, launch, deployment, operation andをほぼそのままの形で国際標準化したものでdisposal, which will also give newcomers to theある。この規格では3UサイズのCubeSatまで

industry a means to access space, typically the

PODと呼ばれる放出機構との機械的インター

domain of large companies and governments.

フェースを定めている。海上コンテナ輸送用という推薦の言葉も得た。

のコンテナ規格が物流に革命をもたらしたのと同様に、衛星のサイズを規格化したことが

図2にこれまでに人工衛星を保有した国のCubeSatの普及に大きく貢献した。各ロケッ

累計数の推移を示している。2010年を過ぎた

トそれぞれが認定するPODが存在しており、あたりから、国数は急激に増え始め、そのほ

その内側の寸法は全て同じである。この規格

とんどがCubeSatによる宇宙参入であることにそった形で衛星を作ってしまえば、基本的がみてとれる。このような新規参入者の増加にはどのロケットでも打上げることが可能とを踏まえ、ISO/TS/20991のように宇宙空間利

な り、打 上 げ 機 会 が 飛 躍 的 に 増 大 し た。

用に関する基本ガイドブックを作ろうという

CubeSatはロケットの余剰能力を利用した相動きは広がっており、Secure World Foundation

乗りにより打上げられるので、各ロケットのの Handbook for New Actors in Spaceという余剰能力をインターネット上で売り出すブ

Handbookが2017年に出版されたりしている。

ローカーも登場し、軌道さえ選ばなければ迅速に打上げることができるようになった。ま27

トピックスた、2013年 か ら は、国 際 宇 宙 ス テ ー シ ョ ンタなどの非画像計測、数m以上の低解像度撮（ISS）の日本実験棟のエアロックとロボット

影 等 で 実 利 用 す る こ と も 可 能 で あ る。

アームを利用したCubeSat放出が始まり、軌CubeSatについては、製品（コンポーネント、

道上への定期便が実現することでCubeSatのキット）だけでなく、サービス（訓練、試験、打上げ数がさらに伸びる一因となった。ISS

打上げ、運用等）も含めたソルーションビジから放出されるCubeSatも当然CubeSat規格にネスが世界中で始まっており、それらがイン準拠することが求められている。

ターネットを介して流通している。CubeSat

CubeSatがそれよりも大きな超小型·小型衛は衛星としては最小クラスに属し市場規模は星に対してもつ利点は、一基あたりのハード

宇宙産業全体からしてみれば微々たるものでウェアや打上げが安いことと、打上げ機会がはあるが、宇宙セクターを拡大·多様化する

多 い こ と が あ る。Spire や Planet は、3U ののに大きく貢献できる。

CubeSatコンステレーションであるが、他の超小型衛星·小型衛星コンステレーションに

図3は1930年代に書かれた標準に関する古比べていち早く商業サービスを開始できたの典的文献（7）からとった技術革新の進展と標は、その利点を多いに活用したことが大き準化を開始すべき時期の関係である。新技術

い。

が市場投入され、多くの技術的革新がなさ

学生の教育用として始まったCubeSatは現れ、成熟期に入る直前あたりが標準化活動を

在ではミッションの多様化が加速化してきてするのに良い時期であると述べている。このおり、それに合わせて6Uや12Uといった大型図と図1に示された1-10kgの衛星（ほとんどの CubeSat も 登 場 し て き て い る。特 にがCubeSatである）の打上げ数の推移を見比6UCubeSatの場合、3U乃至4U程度の体積をべると、2017-2018年頃がPhase3の始まりともミッションペイロードに分配できるため、多見てとれる。CubeSatは、1Uから3Uのサイズ

種 多 様 な ミ ッ シ ョ ン に 使 わ れ つ つ あ る。

についてPODとのインターフェースをいち早

CubeSatは単なる技術実証のテストベッドでく標準化することにより大きく成長することなく、AISやIoTなどの狭帯域通信、気象デー

ができた。

図3
28

技術成熟度と標準化のタイミング（文献6, 7）

2021年6月

図4

第810号

超小型衛星のプロジェクト開始から衛星納入までにかかった期間の分布（8）CubeSatがさらに成長していくためには多くの課題がある。単なる衛星技術の革新だけが低コスト·短納期と言っても、短納期が必ずしも達成されているとは言い難い。

でなく、打上げ互換性の更なる拡大、デブリ

2019年12月に東京で開催した専門家ワーク防止、大量生産への対応、納期の更なる短縮、シ ョ ッ プ（International Workshop on Lean

信頼性の向上等々、標準化が成長に貢献できSatellite-2019）において参加者にいくつかのる部分は多くある。例えば、打上げ互換性でアンケートを取った。そのうち、衛星の開発

は、現在数が増えつつある6Uサイズについ期間を短縮するためには何が必要かを自由記ては打上げブローカーが提供するPODにいく入で尋ねたところ、回答は表4の通りであっつかの亜種が存在しており、更なる標準化がた。なお、回答はCubeSatの開発者（Developer）

必要となっている。特に筆者が注目していると販売者（Vendor）に分けている。インターのが、大量生産への対応と納期の更なる短縮

フェースや統合といった言葉が多くの回答者

で あ る。そ の た め に、CubeSat の イ ン タ ー

から得られている。衛星開発において、個々

フェースの標準化に取り組んでいる。以下、のコンポーネントの開発·調達·試験はもちろ

それについて述べたい。

ん重要であるが、全コンポーネントをシステ
ムとして統合し、試験を行うことも重要なの

図4は2003年から2017年までに打上げられは言うまでもない。その際に発生するイン

た50kg以下の衛星について、プロジェクト開

ターフェース不適合による不具合を一つずつ

始から衛星納入までにかかった時間の統計で解決していくのに多大な時間を要している。

ある

（8）

。なお、統計からはSpireとPlanetのコンステレーションは除いている。この図から

CubeSatのコンポーネントについては、出わかるように、多くの超小型衛星（特に大学来合いの製品がネット上で広く流通してお衛星と政府系衛星）が、納入までに2年以上り、今や衛星を全て自分で作る時代ではなくの期間を要している。人件費がコストに直結なっている。しかしながら、異なる業者からする民間衛星では期間は短くなっているが、の製品を組み合わせても動かないことは多々それでも2年を超えるものが少なからずある。

あり、コンポーネントを複数購入する場合はこの図からわかるように、超小型衛星の利点

できるだけ単一の業者から購入する流れがで
29

トピックス

表4

CubeSatの納期短縮のために必要なこと、または改善すべきことについての調査結果（表中の数字は回答数、複数回答を可としている）
Question：In your opinion, what are necessary or need to be Developers
improved to accelerate the CubeSat delivery time?

Vendors

Integration and testing

4

2

Plug & Play to accommodate variety of missions

2

0

Reducing time before ﬁrst integration.

1

0

Interface

7

3

Close working environment

10

Mixture of standard and design pattern

1

0

Improving the information within datasheets

30

Improving software and clear software interface

6

1

Accelerate administrative overhead（export control bygovernment, frequency allocation, etc.）

30

Better quality manufacturing

10More choice of payloads with various combination of functions

1

0

Backplanes easily accessible, easily changed.

10Skill-up of designers

30

Dedicated test jig for CubeSat（e.g. vibration）

0

1

Design to manufacturability

01Integration of payload

03Wholesale adoption of Ethernet as the standardized interface

0

1

Selecting an unique bus/component provider

01Standardized processes for design and testing,0

1

Improved documentation01

き つ つ あ る。2019 年 の ワ ー ク シ ョ ッ プ でCubeSatを自前で開発するには人もノウハウもCubeSatの開発者に対してコンポーネントの足りないのでミッションペイロードの開発に購入先を問うたところ、16人の回答者中6人

特化してバスは出来合いのもので済ます、とが単一業者から購入した、そのうち3人がイいった流れができつつある。1UのCubeSatプ

ンターフェース上の問題を避けることが理由

ラットホームは、経験の浅い新興国や大学がであったと回答している。

調達して自分等で衛星を作るのに使われるこ

最近では、CubeSatのプラットホーム化がとが多い。3Uや6Uのプラットホームは、顧客急速に進行している。その理由としては、衛がミッションペイロードを業者に持ち込ん星は使いたいが衛星を作ることには興味のなで、バスに精通した業者が衛星の統合を行う

い人が増えている、コンポーネント間のイン場合が多い。また、複数の顧客からのミッショ

ターフェースの不適合を避けるために全て同

ンペイロードを同居させるホステッドペイ

一 業 者 か ら の コ ン ポ ー ネ ン ト で 揃 え た い、

ロードサービスのようなものも始まっている。

30

2021年6月

第810号

CubeSat プ ラ ッ ト ホ ー ム や ホ ス テ ッ ド ペ イ

ショップで、CubeSatの開発経験者にフライロードを商品として売り出している業者は今

トモデルに使われたハーネスの数を尋ねたや全世界で30社以上存在し、CubeSatの作りが、表5に示すように、多くのハーネスが残っ方は学生が全て手作りしていた時代から完全ている。ハーネスを使った理由を図6に示すに様変わりした。

が、太陽電池パネルやアンビリカルなど外面

CubeSatコンステレーションが多数立ち上とのインターフェースでハーネスを必要とがるにつれて、同品質のものを短期間で大量し、ペイロードとバスの間でもハーネスを要に作る大量生産の思想が必要となっている。

している。

すでにPlanetやSpireといった先行するCubeSat
コンステレーションではこれまでの一品モノの衛星作りからは異なる作り方をしている。
CubeSatの場合、サイズが小さいので作業机が一個あれば、衛星の組み立て·統合が可能である。そこで複数の衛星を各机で同時並行に作り、複数衛星をまとめて試験をするバッ
チ生産、バッチ試験が可能である。図5は九工大で1UのCubeSatを5基同時並行で組み立てた際の写真である。学生が机1個あたりに3人配置されて組み立て·統合を行なった。振動試験は3機まとめて、熱真空試験は4機まとめて実施した。この例では、技術作業に熟練していない学生が組み立て·統合を行なうた
め、品質に差ができないよう、ハーネス類を

図5

九工大での衛星5基の同時組み立て。
各机で1UCubeSatが一個ずつ組み立てられている。
表5

極力排した設計としている。大量生産を可能にするためには、コンポーネント間のイン

フライトモデルに使われたハーネス数の調査結果

ターフェースを最初から大量生産に適した形

ハーネス RFケーブル
1〜5
の数
以外なし

に設計する必要がある。2019年12月のワーク

回答数

図6

1

4

5〜10

10〜

6

8

ハーネスを使った理由の調査結果（縦軸は回答数。複数回答を可としている）
31

トピックス<CubeSat インターフェース標準>

実施体制は図7の通りであるが、プロジェ

CubeSatの納期短縮と大量生産化を進める

クト委員会やSC14国内委員会にて国内調整には、CubeSatの内部インターフェース（コをしつつ、SC14/WG1でP-Member国と調整しンポーネント間、キューブサットバスとミッながら、IAAにおいてCubeSat Interfaceに関す

ションペイロード間）の標準化が有効であるStudy Groupを立ち上げて海外関係者の意る。インターフェース標準はCubeSat機器（コ

見を反映する。Lean SatelliteのWebページをンポーネント及びプラットホーム）の国際貿用いて、国内外と広く情報発信と情報交換を

易や国際協力ミッションを推進することにも行っていくこととしている。

なる。2019年度に経済産業省の省エネルギー等国際標準開発事業の一つとして「CubeSat

経済産業省の支援は2021年度までの3年間

インターフェースに関する国際標準化」が採であるため、その期間中に規格原案を作成

択 さ れ た。こ の プ ロ ジ ェ ク ト の ゴ ー ル は、し、2021年夏にNWIPをISO/TC20/SC14に提出

CubeSatインターフェースのISO規格を2024年することを目標としている。現在想定してい夏頃に発行させることである。プロジェクト

るISO規格の内容は以下の通りである。

においては、以下を実施することになってい• コンポーネント間のインターフェースる• プラットホーム（バス）とミッションペ
1. 超小型衛星関連国内メーカー・有識者にイロード間のインターフェース

よるプロジェクト委員会形成と規格原案• コンポーネントインターフェースの記述

の審議

文書

2. 国際規格原案に沿った搭載機器の試験・• プラットホームインターフェースの記述
文書

評価
3. 宇宙新興国への国際規格の普及• 外部電気インターフェース（アンビリカ

4. 海外ステークスホルダーとの調整

ル）

5. 国際規格原案をISO/TC20/SC14に提案

図7
32

CubeSatインターフェース標準化プロジェクトの実施体制

2021年6月

第810号

現在のところ、CubeSatの外形形状は規格図9に示すように基板を積み重ねていくことで決まっているが、内部のインターフェースができる。CubeSatにPC-104を導入したのは、の規格はない。デファクトスタンダードとしCubeSatの草創期にStanford大学に協力したては、PC-104規格（図8）が存在する。しかPumpkin社が最初で、米国の大学がPumpkin

しPC-104は大きな問題を抱えている。PC-104

製のCubeSat基板を多く購入したことによりは組み込みコンピュータの仕様をベースとし普及した。現在では、単体で売られているており、90.17x95.89mmのほぼ正方形の基板

CubeSatコンポーネントの多くがPC-104を採につけられた104ピンのコネクタを介して、用している。
図10に2003年以降に打上げられた397基のCubeSatについて内部構成が明らかになっているものについて、インターフェース形状を調べた結果を示す。わかっているだけで3割のCubeSatがPC-104規格を採用しており、不明のものを含めると半数以上がPC-104規格を採用していると思われる。2014年から2015年
にかけて行われた調査（文献9）では、それ

図8 PC-104規格のCubeSat基板の例（Pumpkin社のWebページより）https://www.pumpkinspace.com/store/p49/
Motherboard_Module_%28MBM%29.html

までに打上げられたCubeSatの35%がPC-104
を採用しており、その後打上げを予定している 59% の CubeSat が PC-104 を 採 用 し て い た。
しかしながら、PC-104規格に対してユーザー側が満足しているわけではなく、文献9によると51%が104ピンコネクタが大きすぎる、
17%がピン配置に自由度がありすぎるという不満を抱いている。ピン配置の自由度は非常

図9 PC-104基板を積み重ねた状態（CubeSat ForumのWebページより）

http://cubesats.wdfiles.com/local--files/start/
ITUpSat1%20Cubesat%20Electronic%20
Boards%20Stack.jpeg

図10 2003年以降に打上げられた
CubeSatの内部アーキテクチャーの分布33

トピックスに問題であり、市場に流通しているPC-104準星バスを自作できる企業や大学ではこの方式

拠のCubeSatコンポーネントのうち、各社でを採用しているところが多く、衛星プラット

共 通 す る ピ ン は わ ず か に10 ピ ン し か な い。

ホームとして製品が提供される場合にはこの104ピンのコネクタを串刺しにして基板を積方式も多い。

層していく構成になっているため、ピン配置が基板により異なるとハーネスを介して別に

PC-104かBackPlaneに関わらず、CubeSat機

接続するか、変換基板を挿入するしかない。

器（コンポーネントやプラットホーム）がイ

限られた体積の中で全ての機器をおさめない

ンターネットを介して世界的に流通しているといけないCubeSatでは、変換基板の挿入は状況において、各機器のインターフェース情

余計な体積を消費するのでできるだけ避けた報を顧客にわかりやすい形で知らせる必要がい。また、PC-104基板を積層すると、中間の高まっている。今や、多くのCubeSat開発者

基板を一枚だけ抜くということが不可能で、が CubeSat 機 器 を 市 場 か ら 調 達 し て い る。

統合·試験の際の不具合対策が大変である。

CubeSatの飛行実績が蓄積され、製品に対してある程度の信頼がおけるようになったこと

もう一つのCubeSat内部アーキテクチャーが多い。しかし、開発者にしてみれば、衛星と し て、BackPlane方 式 と い う も の が あ る。

の初期設計段階においてどの会社の製品を使図11に例を示すが、基板（コンポーネント）

う か を 判 断 す る に は、各 製 品 の イ ン タ ーを底面基板のコネクタソケットに挿していく

フェースに関する詳細な情報が必要である。

構成になっている。この方式の利点は、基板衛星の統合·試験時には、ハード·ソフト（デー間のピン配置の違いを底面基板の配線のルータ）のインターフェース不適合による不具合

ティングにより吸収してしまえるのでハーネを解明する必要があるが、製品のインタースが少なくて済む（実際にRFケーブル以外

フェース情報についてより詳細な情報が欲しはゼロにすることも可能）、基板を1枚だけ抜い。CubeSat機器の場合、ベンダーと顧客がき挿すことができるので統合・試験時の不具

遠く離れていることがほとんどであり、直接合対策が容易、基板間の距離を縮められるののやりとりも難しいため、インターフェース

で体積を最小化できるといった点がある。衛を記述する文書の詳細化·標準化が望まれる。

図11
34

BackPlane方式のCubeSatアーキテクチャーの例

2021年6月

2021年夏にISO/TC20/SC14にNWIPを提出す

Annex C（Informative）B a c k p l a n e S t y l e

る予定であるが、その際に添付予定の規格原案の目次は表6の通りである。なお、タイト
ルは Space Systems – CubeSat Interface

ExampleBibliographyとす
現在のところ、規格の草案は一部の付録をる予定である。

表6第810号

ISO/TC20/SC14に提出予定の規格原案の目次除いて全て埋まっており、今後さらに内部を国内外と調整していく予定である。CubeSat
イ ン タ ー フ ェ ー ス 標 準 化 プ ロ ジ ェ ク ト は、Foreword

2019年夏に開始して以来、2019年末の東京でIntroductionのワークショップに90名近くが参加するなど

1 Scope

順 調 な 滑 り 出 し を 見 せ た。し か し な が ら、

2 Normative References

2020年初頭からのコロナ禍により全ての国際

3 Terms and Deﬁnitions

調整がオンラインのみとなり、海外との調整

4 Symbols（and Abbreviated Terms）に大きな支障をきたしている。国際標準作成

5 Internal Interface Requirements

においては、国内外ステークホルダとの直接

5.1 Unit to Unit Interface

面談による交渉が欠かせないが、その微妙な

5.2 Mission Payload to Platform Interface

調整を実施することがないままに1年半が過6 Datasheet Requirements for CubeSat Units

ぎようとしてしまっている。コロナ禍収束後

6.1 General Requirementsに国際調整を速やかに実施できるよう、準備

6.2 Electrical Power System Unit

を怠らないようにしている。

6.3 Communication Unit
6.4 Command and Data Handling Unit

<おわりに>

6.5 Attitude Determination And Control Unit

本稿では、超小型衛星関連の国際標準化を

7 Datasheet Requirements for CubeSat

めぐる動きを紹介した。超小型衛星は宇宙セ
クターの中でも成長著しい分野である。コスPlatforms
7.1 Mechanical Interface

ト低減、納期短縮、信頼性向上、利用促進等々

7.2 Electrical Interfaceの分野において、国際標準化が成長を更に促

7.3 Software Information

進させるのに役立つと思われる。筆者は過去

7.4 Operation-related Information

10年間ISO/TC20/SC14の中で超小型衛星の国7.5 Safety Information

際標準化活動を行ってきたが、SC14の中に7.6 Safety Information

は超小型衛星関連のメンバーが極めて少な

7.7 A s s e m b l y , I n t e g r a t i o n a n d T e s t i n g

く、日本発の国際標準を作るには絶好の場となっている。しかし、日本発の国際標準を作っ

Information
8 External Electrical Interface（Umbilical）ても、日本企業の国際競争力強化につながらAnnex A（Informative）Typical Digital Data

なければ、日本発で標準を作ることの意義がCommunication for

薄れてしまう。日本は、世界的にも超小型衛CubeSats

星分野で高い競争力を有しており、打上げ数

Annex B（Informative）PC-104 Style Example

も数年前に中国に抜かれるまでは米国に次い35

トピックス

で2位であった。その競争力は、大学での研

年度地球観測技術等調査研究事業成果報究が盛んであること、高い技術力を有した産告書、2020年3月

業基盤があること、打上げ手段をもつこと、

3.

等々に裏付けられている。一方で、超小型衛星を手がける日本企業には、国際対応力が弱4.

2020 State of the Satellite Industry Report,

Satellite Industry Association, 2020
5.

にしてもサービスにしても、海外市場を視野にいれたビジネスが必須である。国内のNew,

EuroConsult, April, 2021

い、CubeSatプラットホームを提供できる企業
がない、等の弱みがある。超小型衛星は機器

Prospects for the Small Satellite Market

2011 State of the Satellite Industry Report,

Satellite Industry Association, 2011
6. 『「ものづくり」の科学史

世界を変えたSpace企業に国際標準活動の重要性を認識し《標準革命》』、橋本毅彦、講談社学術文庫、てもらう努力をしつつ、産業界と連携した国

2002

際標準活動を進めていくことが重要である。
そのためには、国際対応力に優れた人材を宇宙業界全体で育てることが必要と思われる。

7.

Industrial standardization, its principles andapplication, J. Gaillard, 1934

8. K i r a n K . P r a d h a n a n d M e n g u C h o ,Shortening of the Delivery Time for

参考文献

University-Class Lean Satellite

1. 「超小型衛星試験の国際標準化プロジェク

Small Satellites, Vol.9, No.1, pp.8810896,

トの紹介」、趙孟佑、「航空と宇宙」698号、2012年2月
2. 「超小型衛星研究開発に係るアジア等の宇

36

2020
9. J. Bouwmesster et al.,Survey on theimplementation and reliability of CubeSat

宙新興国に向けた日本の支援可能性に関electrical bus interfaces

する調査研究」、九州工業大学・大学宇宙（2017）9：163–173

工学コンソーシアム、文部科学省令和元, Journal of, CEAS Space J