人工衛星の電力制御器を大幅に軽量化！
「だいち2号」のミッションにも貢献

研究開発

5

人工衛星では、電力を各機器で使用するための電力制御が欠かせません。
電源グループは、電力制御器の小型化・軽量化を進めています。
その成果は2014年5月に打ち上げられた「だいち2号」にも役立てられています。

Vol.

2014 Winter

衛星の電力制御器を極力軽くしたい特集

コンバータ非使用の多段階充電方式を採用小型化、軽量化の進んだ電力制御器。
「 だいち２号」
では最大52Vの電圧を制御する。

人工衛星ではミッション機器の稼働、姿勢人工衛星では、私たちが日常使う携帯電制御、熱制御などのために電力が必要で話やパソコンと同様、電力をバッテリに充いことがわかりました。
「だいち2号」のバッす。電力は太陽電池でつくられ、電力制御電しながら、各ミッション機器などに分配しテリ目標耐用年数はJAXA最長となる7年器や電力分配器などの電源系装置を通じてます。人工衛星の太陽電池がつくる電力を間に設定されています。

各機器へ送られます。電源系装置の重量はバッテリに充電するためには、電圧を下げ人工衛星全体の約10％を占めるため、小る必要があります。そのため、従来は直流次の目標へ新たなアーキテクチャへの挑戦も型・軽量化が大きな課題の一つです。宇宙電圧を別の直流電圧に変換するDC/DCコ用電源などの高性能化に取り組んでいる電ンバータが使われていました。
しかし、この源グループはこの課題に挑み、陸域観測技装置は大型で重量を要します。
「 そこで今

充電方式の変更以外に、銅基板の設計変術衛星「だいち2号」に、従来比54％減の重回、このコンバータを取り除く設計にしたの更で排熱性を向上させたり、ヒューズ不要の量に抑えた電力制御器を搭載させました。

です」（岩佐開発員）。

キャパシタを採用して軽量化を図ったりし、「電源系の小型・軽量化のため様々な点今回のチャージアレイ多段階充電方式で従来42.2kgだった電力制御器を19.4kgまに取り組みましたが、いちばん力を入れたは、複数のグループに分けた太陽電池をで軽量化しました。
これらの軽量化技術は、のが、チャージアレイ多段階充電方式の採バッテリと直接つなぎます。そして、バッテ大型アンテナなどを搭載する「だいち2号」

用です」。
こう話すのは電源グループの岩佐リの電圧が設定した値に達すると、過剰なに不可欠でした。
また、静止衛星用の電力制稔開発員です。

電圧をかけないよう、順次バッテリにつな御器などにも応用されています。

がっていた太陽電池をシャント（分流器）と「次のターゲットに向け、ソフトウェアを搭載いうスイッチで一時的に切り離していきまするデジタル電源の開発などにも取り組んです。
「だいち2号」
では2台のバッテリへの充います。単に軽くすることでなく、コストパ電制御のため18個のシャントが使われ、9フォーマンスを向上させることも踏まえて開段階の電圧でバッテリーに蓄電がなされて発を進めていかなければなりません」
（同）
。

います。
軽量化した電力制御装置が搭載された「だいち2号」。2014年5月24日に種子島宇宙センターから打ち上げられ、その後、広島市土砂災害の観測を行うなど実用されている。

スイッチにより電 流が流れたり流れな人工衛星の電力制御器を大幅に軽量化！
「だいち2号」のミッションにも貢献

宇宙飛行士の作業支援を目指すロボット研究
宇宙飛行士の宇宙での活動を、ロボット技術で支援することを目指して研究が進められています。
試作機も作られ、実現に向けた最初の一歩が踏み出されようとしています。
話を聞いた人渡邊恵佑
ロボティクス研究グループ
宇宙航空プロジェクト研究員

話を聞いた人第3の手、腕、目となり宇宙飛行士の作業を支援

電源グループ 開発員

行士が様々な作業をしています。中でも船外活

岩佐稔

かったりするため、充電時の電流や電圧の変化は段階的になります。
これによるストレスが掛からないか評価したところ、問題な多段階充電方式の回路構成

コンタミネーション対策

研究 測定と解析の技術で開発 衛星搭載装置の 汚れ を防ぐ

国際宇宙ステーション（ISS）
では6人の宇宙飛動では、厚い生地の宇宙服や手袋を着用するため、作業に制約があります。飛行士の船外活動を多段階充電方式のI/F試験波形
70

バッテリ電圧Vbus
Vbus

SA1 SAn CA1 CAn

充電電流（A）

60

Main Bus

しれません。ロボティクス研究グループは、飛行士の作業を支援する「クルー装着型マニピュレー50タ」の研究を進めるとともに、ロボットの位置や姿40勢の推定を行う際に目印となる「新型マーカ」の30実用化を目指しています。

20充電電流10Bat

船内クルーや地上スタッフが支えていますが、新たな 支援者 に ロボット が加わる日が来るかも0
0:00:00

0:28:48

0:57:36

1:26:24

1:55:12

2:24:00

2:52:48充電時間［h:mm:ss］
チャージアレイ多段階充電方式の回路構成。破線内が、太陽電池とバッテリを直接つなぐ部分。

研究開発本部 広報誌
宇宙開発最前線！
2014年12月発行

多段階充電方式で、チャージアレイを1段ずつオフにしたときの充電電流とバッテリ電圧の変化。

©JAXA/NASA

発行：JAXA（宇宙航空研究開発機構）研究開発本部 発行責任者：JAXA研究開発本部 研究推進部長 今井良一
〒305-8505 茨城県つくば市千現2-1-1 TEL：029-868-5000 FAX：029-868-5969
ホームページも是非ご覧下さい

JAXA研究開発本部

検索クルー装着型マニピュレータの地上試験用試作機
国際宇宙ステーションの日本実験棟「きぼう」の前で、船外活動をする宇宙飛行士

マニピュレータ活用イメージ

荷物の把持

研究 コンタミネーション対策
開発

ハンドレールの把握「第3の手、腕、目として宇宙飛行士の作脱着なども想定しています。

業を支援するのが、クルー装着型マニピュレータの特徴です。
ロボットというより、賢いツールを目指して研究を進めています」。
こう話すのは、同グループの渡邊恵佑宇宙航空プロジェクト研究員です。

独立したロボットアームとしての作業

ジュールが壊れても交換すればよいという「手軽に使えるといい」
飛行士の意見が出発点に

今後は、地上試験でコンセプトの有効性を評価し、将来的には宇宙での実証試験、さらには実用化へとつなげられるように研究「体に着けるものですので安全性がなにを進めていきます。有人宇宙開発の構想

クルー装着型マニピュレータを使用したより求められます。
かといって飛行士の役には、宇宙太陽光利用システム（SSPS）や探立たなければ意味がありません。安全性と査など多様にあります。
ロボットによる宇宙維持装置下部にマニピュレータが折りたた

操作性の両立が課題です」（渡邊研究員）。

飛行士支援の実現に向けた第一歩が踏みまれて装着されます。船外でマニピュレータ

設計にあたっては、宇宙飛行士や有人本が広がり、飛行士の代わりに4本指がハンド部の担当者からヒアリングを行い、「手軽にレールを握って姿勢を安定させたり荷物を使えるといい」という意見を得ました。
「これ持ったりして、船外活動を支援します。船外が、複雑でもなく、単なる道具でもない、ある活動中の飛行士が簡単な指示によって操作程度の賢さをもつツールとしてのロボットを電子部品・デバイス・材料グループ
技術領域サブリーダー

人工衛星に搭載した装置が 汚れてしまう という問題があります。
解決のために、成分分析装置や解析ソフトウェアの開発と活用が進んでいます。

「手軽」という設計思想は、簡単に操作でさらに、マニピュレータを取り外してハンきるということ以外に、装脱着のしやすさドレールに取り付けることで独立したロボッと、構成の単純さにも見られます。
「 飛行士

トアームとして使うことも念頭に置いていの第3の腕にも、ロボットアームにもなる。そます。手のひらに備わるカメラを用いて、のため宇宙服にもハンドレールにも装脱着

船外で飛行士や作業対象物を撮影する他、が簡単にできることを考えました。
また、同船内で宇宙実験をモニタリングすること一モジュールで構成するようにし、万一モ（奥行き）の情報を必要とするためです。

姿勢を推定する際に使うマーカ（目印）の改

飛行士の船外活動の障害物になるおそれ良にも、取り組んでいます。とはいえ、立体マーカは金属で重く、また縮して曇ります。これと同様に、人工衛星でも、機能維持のため冷却した装置の表面人工衛星の「コンタミネーション」問題をにアウトガスが付 着 することでコンタミご存知でしょうか。
コンタミネーションとはネーションが起きます。地球観測衛星・天「汚染」
または「汚染物質」を意味する言葉

文観測衛星の望遠鏡レンズ表面や太陽電で、主に光を受ける装置の表面などが汚れ池パネル表面などでコンタミネーションがることを指します。

生じると、宇宙機の寿命が短くなってしまう

コンタミネーションの主な原因物質は、プラスチックや接着剤などの材料から放出

クルー装着型マニピュレータの研究に取り組む
ロボティクス研究グループのスタッフ
左より、鈴木悟史 開発員、本田瑛彦 連携大学院生（東京工業大学）、妻木俊道 主任開発員、渡邊恵佑
宇宙航空プロジェクト研究員、上田敦史 開発員、
武井悠人 連携大学院生（東京工業大学）

この問題に対し、電子部品・デバイス・材料グループは、材料の解析や影響の予測の。宇宙空間では気圧がかからないため、などによる解決を目指し、研究を進めてい赤外域の光学影響分析、成分分析ができるコンタミ
ネーション分析チャンバ1号機。
コンタミネーション付着量が測定できる水晶振動子式微小天秤（QCM）も装備されている。

アウトガスが発生しやすいのです。身近なます。同グループの宮崎英治技術領域サブ

ところでは、寒い日の窓ガラスや冷たい飲リーダーは、「ここ5、6年で研究を本格化さま す 。フラン ス 国 立 宇 宙 研 究 センターせてきました」と話します。

（CNES）と観測データや解析結果を交換

コンタミネーション発生のメカニズム

汚染源（宇宙機材料）放出

直接反射活用される成果を生み出す研究を、今後も進めて参ります」
（同）
。のです。

される気 体で「アウトガス」とよばれるもガス

立体マーカの代わりに平面的なArrayMarkを
ロボティクス研究グループは、クルー装着型マニピュレータを含むロボットが位置やみ物が入ったグラスの表面に水蒸気が凝反射面目指す出発点となりました」（同）。

出されようとしています。

宇宙機の寿命にも影響するアウトガス︵宇宙機材料︶できるようにする他、船内クルーや地上スタッフによる遠隔操作も想定しています。

置や姿勢を推定するため、棒状の突起を備

宮崎英治設計にしました」（同）。

船外活動の想定シナリオでは、背中の生命

現在、ISSのロボットアームは、自分の位測定と解析の技術で衛星搭載装置の汚れ を防ぐ話を聞いた人付着したり、欧州宇宙機関（ESA）の欧州宇宙測定装置と解析ソフトで何がどう汚れるかを分析
どの材料がどうコンタミネーションを引技術研究センター（ESTEC）と材料試験の相互比較を行ったり、また、人材交流としてESTECの技術者を筑波宇宙センターに招いたりして、共同研究を進めています。
「欧き起こすかを把握することが重要です。各

州には長年の実績がありますが、彼らは自種材料のアウトガス特性を把握するため、身の成果を私たちの成果と比較したい。私同グループは測定装置を拡充してきましたちは欧州の研究を学び追いつきたい。
さた。質量損失比などから材料のアウトガスらに、欧州にもない私たち独自の技術を切放出量を測定する「アウトガス測定装置」

り拓き、獲得したい。互いのニーズがマッチや、1週間ほどかけて長期的傾向を把握すして 活 発に交 流して います 」（ 宮 崎 サブもあります。
もし、立体マーカの代わりを、平る「アウトガスレート測定装置」などです。

リーダー）。

面的なしくみが担えば、これらの課題を解決

さらに、コンタミネーションの影響が、人工研究成果は、宇宙機における新材料の衛星の観測する光の波長や、衛星搭載観測選定の際などに活かされています。
「これ装置の表面温度のちがいなどにより、どのまでは、アウトガスの出にくい材料を選ぶように生じるか調べる「コンタミネーションことが命題でした。
これからは人工衛星の分析チャンバ」
を独自に開発しました。1号

設計によってコンタミネーションの影響をできます。

えた立体マーカを頼りにしています。
マーカ

そ の 役 割 を 果 た そうとし て い るの がに突起があるのは、ロボットアームが姿勢を「ArrayMark（アレイマーク）」です。厚みわ

精度よく推定するために棒の見た目の長さずか1mmながら、中央の黒点が左から見れ

光学観測画像の品質低下の例

NASA・ESA土星探査機「カッシーニ」の2001年3月29日と5月30日での比較

レンズへのガスの付着ば左へ、右から見れば右へと、奥行きをもっレンズが汚れる、
くもるているかのように動きます。微小なドットとレンズの列の組み合わせで、こうした表現を可能にしています。
ArrayMarkを発明したのは産業技術総合研究所。
この技術をロボット用のマーカとして活用しようと、ロボティクス研究グループが共同研究を提案し、宇宙空間の過酷な被汚染面（レンズ）取得画像がぼやける

機では赤外域を測定対象とし、2013年に回避する方法も選択肢になっていくと思い完成した2号機では、紫外域、可視光域、近ます。その際も材料が基本ですので、材料赤外域の測定を可能にしました。

特性を適切に理解できる技術を構築してこれらの測定装置で得られたデータを軌道上実験用サンプル。マーカが2つあるのは、カバーの有無で宇宙空間に暴露したときの影響を比較するため。
カラーパレットは、将来的にマーカをカラー化して色のパターンで個々のマーカを区別する際に、識別しやすい色の組み合わせを検証するため。

貢献していきたいと考えています」（同）。

使 い 、宇 宙 機の軌 道 上でのコンタミネー
ションの 生じ方を解 析 するソフトウェア「J-SPICE」も開発しました。2015年度には、大幅にバージョンアップした「J-SPICE2」

環境に耐えられるよう改良しました。
「 宇宙を完成させる計画で、現在開発中です。の視点と地上の視点が相まって、アイデアが多く出てきます」（渡邊研究員）。

V. R. Haemmerle andJ. H. Gerhard, “Cassini
Camera Contamination
Anomaly Experiencesand Lessons Learned,”
AIAA 2006-5834, 2006

今 後 、I S S 日 本 実 験 棟「 き ぼ う 」で 、ExHAM（船外簡易取付機構）に装着され、現在のISSでは、棒状の突起を備えたマーカが複数個、設置されている。

約1年間、実用性や耐久性などを見極める実証実験を行う予定です。
「 実際に宇宙で見る角度により中央の黒点の位置が変わる。

欧州の宇宙機関と共同研究が進む
同グループは、欧州の研究チームとの協力を強化し、相互の技術力向上を図っていコンタミネーション対策に携わったスタッフ
宮崎英治 技術領域サブリーダー､美浦由佳 開発員､沼田治 開発員､山中理代 開発員

マニピュレータ活用イメージ

荷物の把持

研究 コンタミネーション対策
開発

ハンドレールの把握「第3の手、腕、目として宇宙飛行士の作脱着なども想定しています。

業を支援するのが、クルー装着型マニピュレータの特徴です。
ロボットというより、賢いツールを目指して研究を進めています」。
こう話すのは、同グループの渡邊恵佑宇宙航空プロジェクト研究員です。

独立したロボットアームとしての作業

ジュールが壊れても交換すればよいという「手軽に使えるといい」
飛行士の意見が出発点に

今後は、地上試験でコンセプトの有効性を評価し、将来的には宇宙での実証試験、さらには実用化へとつなげられるように研究「体に着けるものですので安全性がなにを進めていきます。有人宇宙開発の構想

クルー装着型マニピュレータを使用したより求められます。
かといって飛行士の役には、宇宙太陽光利用システム（SSPS）や探立たなければ意味がありません。安全性と査など多様にあります。
ロボットによる宇宙維持装置下部にマニピュレータが折りたた操作性の両立が課題です」（渡邊研究員）。

飛行士支援の実現に向けた第一歩が踏みまれて装着されます。船外でマニピュレータ設計にあたっては、宇宙飛行士や有人本が広がり、飛行士の代わりに4本指がハンド部の担当者からヒアリングを行い、「手軽にレールを握って姿勢を安定させたり荷物を使えるといい」という意見を得ました。
「これ持ったりして、船外活動を支援します。船外が、複雑でもなく、単なる道具でもない、ある活動中の飛行士が簡単な指示によって操作程度の賢さをもつツールとしてのロボットを電子部品・デバイス・材料グループ
技術領域サブリーダー

人工衛星に搭載した装置が 汚れてしまう という問題があります。
解決のために、成分分析装置や解析ソフトウェアの開発と活用が進んでいます。

「手軽」という設計思想は、簡単に操作でさらに、マニピュレータを取り外してハンきるということ以外に、装脱着のしやすさ

ドレールに取り付けることで独立したロボッと、構成の単純さにも見られます。
「 飛行士トアームとして使うことも念頭に置いていの第3の腕にも、ロボットアームにもなる。そます。手のひらに備わるカメラを用いて、のため宇宙服にもハンドレールにも装脱着

船外で飛行士や作業対象物を撮影する他、が簡単にできることを考えました。
また、同船内で宇宙実験をモニタリングすること一モジュールで構成するようにし、万一モ（奥行き）の情報を必要とするためです。

姿勢を推定する際に使うマーカ（目印）の改

飛行士の船外活動の障害物になるおそれ良にも、取り組んでいます。とはいえ、立体マーカは金属で重く、また縮して曇ります。これと同様に、人工衛星
でも、機能維持のため冷却した装置の表面人工衛星の「コンタミネーション」問題をにアウトガスが付 着 することでコンタミご存知でしょうか。
コンタミネーションとはネーションが起きます。地球観測衛星・天「汚染」
または「汚染物質」を意味する言葉

文観測衛星の望遠鏡レンズ表面や太陽電で、主に光を受ける装置の表面などが汚れ池パネル表面などでコンタミネーションがることを指します。

生じると、宇宙機の寿命が短くなってしまう

コンタミネーションの主な原因物質は、プラスチックや接着剤などの材料から放出

クルー装着型マニピュレータの研究に取り組む
ロボティクス研究グループのスタッフ
左より、鈴木悟史 開発員、本田瑛彦 連携大学院生（東京工業大学）、妻木俊道 主任開発員、渡邊恵佑
宇宙航空プロジェクト研究員、上田敦史 開発員、
武井悠人 連携大学院生（東京工業大学）

この問題に対し、電子部品・デバイス・材料グループは、材料の解析や影響の予測の。宇宙空間では気圧がかからないため、などによる解決を目指し、研究を進めてい赤外域の光学影響分析、成分分析ができるコンタミ
ネーション分析チャンバ1号機。
コンタミネーション
付着量が測定できる水晶振動子式微小天秤（QCM）も装備されている。

アウトガスが発生しやすいのです。身近なます。同グループの宮崎英治技術領域サブ

ところでは、寒い日の窓ガラスや冷たい飲

リーダーは、「ここ5、6年で研究を本格化さま す 。フラン ス 国 立 宇 宙 研 究 センターせてきました」と話します。

（CNES）と観測データや解析結果を交換

コンタミネーション発生のメカニズム

汚染源（宇宙機材料）放出

直接反射活用される成果を生み出す研究を、今後も進めて参ります」
（同）
。のです。

される気 体で「アウトガス」とよばれるもガス立体マーカの代わりに平面的なArrayMarkをロボティクス研究グループは、クルー装着型マニピュレータを含むロボットが位置やみ物が入ったグラスの表面に水蒸気が凝反射面目指す出発点となりました」（同）。

出されようとしています。

宇宙機の寿命にも影響するアウトガス︵宇宙機材料︶できるようにする他、船内クルーや地上スタッフによる遠隔操作も想定しています。

置や姿勢を推定するため、棒状の突起を備宮崎英治設計にしました」（同）。

船外活動の想定シナリオでは、背中の生命

現在、ISSのロボットアームは、自分の位測定と解析の技術で衛星搭載装置の汚れ を防ぐ話を聞いた人

付着したり、欧州宇宙機関（ESA）の欧州宇宙測定装置と解析ソフトで何がどう汚れるかを分析
どの材料がどうコンタミネーションを引技術研究センター（ESTEC）と材料試験の相互比較を行ったり、また、人材交流としてESTECの技術者を筑波宇宙センターに招いたりして、共同研究を進めています。
「欧き起こすかを把握することが重要です。各州には長年の実績がありますが、彼らは自種材料のアウトガス特性を把握するため、身の成果を私たちの成果と比較したい。私同グループは測定装置を拡充してきましたちは欧州の研究を学び追いつきたい。
さた。質量損失比などから材料のアウトガスらに、欧州にもない私たち独自の技術を切放出量を測定する「アウトガス測定装置」

り拓き、獲得したい。互いのニーズがマッチや、1週間ほどかけて長期的傾向を把握すして 活 発に交 流して います 」（ 宮 崎 サブもあります。
もし、立体マーカの代わりを、平る「アウトガスレート測定装置」などです。

リーダー）。

面的なしくみが担えば、これらの課題を解決

さらに、コンタミネーションの影響が、人工研究成果は、宇宙機における新材料の衛星の観測する光の波長や、衛星搭載観測選定の際などに活かされています。
「これ装置の表面温度のちがいなどにより、どのまでは、アウトガスの出にくい材料を選ぶように生じるか調べる「コンタミネーションことが命題でした。
これからは人工衛星の分析チャンバ」を独自に開発しました。1号

設計によってコンタミネーションの影響をできます。

えた立体マーカを頼りにしています。
マーカ

そ の 役 割 を 果 た そうとし て い るの がに突起があるのは、ロボットアームが姿勢を「ArrayMark（アレイマーク）」です。厚みわ

精度よく推定するために棒の見た目の長さずか1mmながら、中央の黒点が左から見れ

光学観測画像の品質低下の例

NASA・ESA土星探査機「カッシーニ」の2001年3月29日と5月30日での比較

レンズへのガスの付着ば左へ、右から見れば右へと、奥行きをもっレンズが汚れる、くもるているかのように動きます。微小なドットとレンズの列の組み合わせで、こうした表現を可能にしています。
ArrayMarkを発明したのは産業技術総合研究所。
この技術をロボット用のマーカとして活用しようと、ロボティクス研究グループが共同研究を提案し、宇宙空間の過酷な被汚染面（レンズ）取得画像がぼやける

機では赤外域を測定対象とし、2013年に回避する方法も選択肢になっていくと思い完成した2号機では、紫外域、可視光域、近ます。その際も材料が基本ですので、材料赤外域の測定を可能にしました。

特性を適切に理解できる技術を構築してこれらの測定装置で得られたデータを軌道上実験用サンプル。マーカが2つあるのは、カバーの有無で宇宙空間に暴露したときの影響を比較するため。
カラーパレットは、将来的にマーカをカラー化して色のパターンで個々のマーカを区別する際に、識別しやすい色の組み合わせを検証するため。

貢献していきたいと考えています」（同）。

使 い 、宇 宙 機の軌 道 上でのコンタミネーションの 生じ方を解 析 するソフトウェア「J-SPICE」も開発しました。2015年度には、大幅にバージョンアップした「J-SPICE2」

環境に耐えられるよう改良しました。
「 宇宙を完成させる計画で、現在開発中です。の視点と地上の視点が相まって、アイデアが多く出てきます」（渡邊研究員）。

V. R. Haemmerle andJ. H. Gerhard, “Cassini
Camera Contamination
Anomaly Experiencesand Lessons Learned,”
AIAA 2006-5834, 2006

今 後 、I S S 日 本 実 験 棟「 き ぼ う 」で 、ExHAM（船外簡易取付機構）に装着され、現在のISSでは、棒状の突起を備えたマーカが複数個、設置されている。

約1年間、実用性や耐久性などを見極める実証実験を行う予定です。
「 実際に宇宙で見る角度により中央の黒点の位置が変わる。

欧州の宇宙機関と共同研究が進む
同グループは、欧州の研究チームとの協力を強化し、相互の技術力向上を図っていコンタミネーション対策に携わったスタッフ
宮崎英治 技術領域サブリーダー､美浦由佳 開発員､
沼田治 開発員､山中理代 開発員人工衛星の電力制御器を大幅に軽量化！
「だいち2号」のミッションにも貢献

研究開発

5

人工衛星では、電力を各機器で使用するための電力制御が欠かせません。
電源グループは、電力制御器の小型化・軽量化を進めています。
その成果は2014年5月に打ち上げられた「だいち2号」にも役立てられています。

Vol.

2014 Winter

衛星の電力制御器を極力軽くしたい特集

コンバータ非使用の多段階充電方式を採用小型化、軽量化の進んだ電力制御器。
「 だいち２号」
では最大52Vの電圧を制御する。

人工衛星ではミッション機器の稼働、姿勢人工衛星では、私たちが日常使う携帯電制御、熱制御などのために電力が必要で話やパソコンと同様、電力をバッテリに充いことがわかりました。
「だいち2号」のバッす。電力は太陽電池でつくられ、電力制御電しながら、各ミッション機器などに分配しテリ目標耐用年数はJAXA最長となる7年器や電力分配器などの電源系装置を通じてます。人工衛星の太陽電池がつくる電力を間に設定されています。

各機器へ送られます。電源系装置の重量はバッテリに充電するためには、電圧を下げ人工衛星全体の約10％を占めるため、小る必要があります。そのため、従来は直流次の目標へ新たなアーキテクチャへの挑戦も型・軽量化が大きな課題の一つです。宇宙電圧を別の直流電圧に変換するDC/DCコ用電源などの高性能化に取り組んでいる電ンバータが使われていました。
しかし、この源グループはこの課題に挑み、陸域観測技装置は大型で重量を要します。
「 そこで今充電方式の変更以外に、銅基板の設計変術衛星「だいち2号」に、従来比54％減の重回、このコンバータを取り除く設計にしたの更で排熱性を向上させたり、ヒューズ不要の量に抑えた電力制御器を搭載させました。

です」（岩佐開発員）。

キャパシタを採用して軽量化を図ったりし、「電源系の小型・軽量化のため様々な点今回のチャージアレイ多段階充電方式で従来42.2kgだった電力制御器を19.4kgまに取り組みましたが、いちばん力を入れたは、複数のグループに分けた太陽電池をで軽量化しました。
これらの軽量化技術は、のが、チャージアレイ多段階充電方式の採バッテリと直接つなぎます。そして、バッテ大型アンテナなどを搭載する「だいち2号」

用です」。
こう話すのは電源グループの岩佐リの電圧が設定した値に達すると、過剰なに不可欠でした。
また、静止衛星用の電力制稔開発員です。

電圧をかけないよう、順次バッテリにつな御器などにも応用されています。

がっていた太陽電池をシャント（分流器）と「次のターゲットに向け、ソフトウェアを搭載いうスイッチで一時的に切り離していきまするデジタル電源の開発などにも取り組んです。
「だいち2号」
では2台のバッテリへの充います。単に軽くすることでなく、コストパ電制御のため18個のシャントが使われ、9フォーマンスを向上させることも踏まえて開段階の電圧でバッテリーに蓄電がなされて発を進めていかなければなりません」
（同）
。

います。
軽量化した電力制御装置が搭載された「だいち2号」。2014年5月24日に種子島宇宙センターから打ち上げられ、その後、広島市土砂災害の観測を行うなど実用されている。

スイッチにより電 流が流れたり流れな人工衛星の電力制御器を大幅に軽量化！
「だいち2号」のミッションにも貢献

宇宙飛行士の作業支援を目指すロボット研究
宇宙飛行士の宇宙での活動を、ロボット技術で支援することを目指して研究が進められています。
試作機も作られ、実現に向けた最初の一歩が踏み出されようとしています。
話を聞いた人渡邊恵佑
ロボティクス研究グループ
宇宙航空プロジェクト研究員

話を聞いた人第3の手、腕、目となり宇宙飛行士の作業を支援

電源グループ 開発員

行士が様々な作業をしています。中でも船外活

岩佐稔

かったりするため、充電時の電流や電圧の変化は段階的になります。
これによるストレスが掛からないか評価したところ、問題な多段階充電方式の回路構成

コンタミネーション対策

研究 測定と解析の技術で開発 衛星搭載装置の 汚れ を防ぐ

国際宇宙ステーション（ISS）
では6人の宇宙飛動では、厚い生地の宇宙服や手袋を着用するため、作業に制約があります。飛行士の船外活動を多段階充電方式のI/F試験波形
70

バッテリ電圧Vbus
Vbus

SA1 SAn CA1 CAn

充電電流（A）

60

Main Bus

しれません。ロボティクス研究グループは、飛行士の作業を支援する「クルー装着型マニピュレー50タ」の研究を進めるとともに、ロボットの位置や姿40勢の推定を行う際に目印となる「新型マーカ」の30実用化を目指しています。

20充電電流10Bat

船内クルーや地上スタッフが支えていますが、新たな 支援者 に ロボット が加わる日が来るかも0
0:00:00

0:28:48

0:57:36

1:26:24

1:55:12

2:24:00

2:52:48充電時間［h:mm:ss］
チャージアレイ多段階充電方式の回路構成。破線内が、太陽電池とバッテリを直接つなぐ部分。

研究開発本部 広報誌
宇宙開発最前線！
2014年12月発行

多段階充電方式で、チャージアレイを1段ずつオフにしたときの充電電流とバッテリ電圧の変化。

©JAXA/NASA

発行：JAXA（宇宙航空研究開発機構）研究開発本部 発行責任者：JAXA研究開発本部 研究推進部長 今井良一
〒305-8505 茨城県つくば市千現2-1-1 TEL：029-868-5000 FAX：029-868-5969
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JAXA研究開発本部

検索クルー装着型マニピュレータの地上試験用試作機
国際宇宙ステーションの日本実験棟「きぼう」の前で、船外活動をする宇宙飛行士