「地球の輪」〜人工衛星が作る地球の和〜
川島 レイ（UNISEC）

1

Contents
０．はじめに：自己紹介
１．UNISECについて
２．「地球の輪」構想
ビジネスプランコンテスト
３．「NEON（Nano-Satellite Earth Observation
Network)」プロジェクト2はじめに第三次世界大戦は起こる？
YES？ NO？
宇宙からの視点を持てばいいのでは？

3

「宇宙からの視点」を探して1994 国際宇宙大学サマーセッションへ 1995-96 国際宇宙大学マスターコースへ 1997 国連大学アメリカ協力会ミレニアムプロジェクト、World Future Society 1999
国連宇宙会議「Space GenerationForum」 姉妹会議コーディネーター
 2001 大学衛星コンソーシアム（現NPO法人大学宇宙工学コンソーシアム）
4

大学宇宙工学コンソーシアム（UNISEC）
目的：大学生の宇宙プロジェクトを支援・促進
人材育成、技術開発、アウトリーチ
参加者：
プロジェクトをする側：21大学、30団体、学生200名
プロジェクトを支援する側：
NPO個人会員60名、法人会員５団体
2003年2月NPO認定 (東京都）

http://www.unisec.jp
5入門編：CanSats 1999-20046

7

University of Tokyo’s CubeSat Project “XI”

いよいよ宇宙へ！

8

打上げ：MOM (Multiple Orbit Mission)
ROCKOT

打上げ
日時：2003 6/30
23:15:26 (JST)
場所: Plesetsk
軌道: 830km SSO
Launch Vehicle Provider

Eurockotothersatellites

60kg級

Separation System Developer

CalPoly

CubeSat & Separation System Developer

U of Tokyo

CubeSat DeveloperStandford Univ.
U of Toronto
Aalborg Univ
Denmark T.

Tokyo Inst. Tech.

上段ロケットBREEZEｰKM
9により８個の衛星を順次分離

打ち上げ
2003/06/30 18:15:26 (現地時間)

XI-IV 宇宙へ！！！

10CubeSat XI による取得画像例（１年間で約１００枚の画像取得）11

ハイブリッドロケット開発

12

コミュニティとしてのUNISEC


大学・高専のロケット・衛星作りのコミュニティ
宇宙機関等からの研究開発資金の分配
 宇宙機関・ﾒｰｶｰ等からの技術支援（部品、ｺﾝｻﾙﾃｨﾝ
ｸﾞ、試験設備借用等）の窓口
 技術交流、共同開発、共同購入
 ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ、合宿、勉強会の開催、学会派遣
 法的問題への共同での取り組み、共同打ち上げ
 参加学生のｱｲﾃﾞｱでさらに充実させたい！
13

＜活動現況＞○東大・東工大：２号機、３号機開発中○日大：CubeSat近々に打ち上げ○九大：テザー実験衛星製作中○北海道工大：農業用リモセン衛星
東大PRISM（5kg）
2005〜6打上げ予定○創価大・航空高専:CubeSat開発中○北海道大学、都立科学技術大学等：ハイブリッドロケットの研究開発○東海大学：アラスカ大学と共同でアラスカでの打ち上げ実験○地元の企業との連携： 北海道、東京、大阪、九州などで始まる
14

UNISECが育てたい人材
U nique
N ever-give-up
I nnovative
S incere
E nergetic
C hallenging
15しかし、問題が・・・育った人材の就職先が少ない 日本の宇宙開発における大学の位置づけが曖昧


NASA
 ESA


安定財源の確保 人的資源の確保

16

「地球の輪」構想（ビジネスプランコンテスト）
日本MITエンタープライズフォーラ主催

17

宇宙から見た地球（ﾘﾓｰﾄｾﾝｼﾝｸﾞ）
地球の絵は美しい！
地上からは得られない視野
地図作成、環境モニター、災害監視、農作物生育把握、気象観測、漁場探査、鉱物資源探査、エンターテインメント、教育コンテ
ンツ、モバイルコンテンツ、個人での鑑賞…….
多くの応用の可能性＝有望市場

18しかし…リモセン市場の伸び悩み

リモセン画像のコストの高さ

衛星コスト・打ち上げコストの高さ（50-200億円）→１枚 9万円（LANDSAT)〜100万円(IKONOS)

画像のアベイラビリティの低さ
頻度の少なさ：１４日から４８日に１枚しか得られない
 欲しい位置の画像が得られない（優先権競争） 画像単位の販売→検索システムも未完備

限定的なユーザー

主としてユーザーは国（主として情報収集、スパイ衛星）または静的利用（地図作成等）に限られる。
19

大きな人工衛星のデメリット
お金がかかる（１機 １００億円以上！）
 開発期間が長い（３年〜７年）
 大勢の人間が必要である（１００人以上）
 打上げの機会を待つ必要がある


失敗したときの損失（リスク）が大きい
 失敗を避けるため、保守的設計・古い技術
 「しきい」が高くビジネスとして参入できない20
 作り手・使い手が限られる
宇宙利用の停滞
宇宙利用・ビジネスの根本的なアイデア不足
 「宇宙部落」から出る利用のアイデアは限界 キーコンセプト：「宇宙で何かをやろうと考える人の数を１００倍にしよう」
 しかし……
「しきい」が高すぎる。１００億が3０億になっても彼方の世界であることに代わりはない。
 ３，４年も衛星も待つのではビジネスチャンス・実験
観測機会逸する。
 一般の人は「良い宇宙利用のアイデア」があっても、それをどうやって実現すればよいか、わからない。212003：超小型衛星によるイノベーション

東大・東工大のCubeSat（10cm立方、１ｋｇ衛星）の世界に先駆けての成功
衛星・打上げコスト：2，3千万円
 開発期間：1.5年
東大CubeSat ”XI”
 民生品でも１年以上の寿命
 画像取得の実証
 軽いから打ち上げ費も安い

宇宙へのアクセスが２〜３桁低いコストで可能に多数機の打ち上げが可能に

東工大“CUTE-1”

東大CubeSat の撮った地球画像

他大学の動き：CubeSat（日大、創価大）、農業衛星（道工大）、テザー衛星（九大）、パネル展開衛星（東大阪・東大）など 22

ビジネスの試行成果：
地球画像配信サービス（東大）
撮った画像と衛星のステー
タスをPCあるいは携帯電話へ無料配信
1500名以上の登録
ビジネス化への誘い多数
アマチュア周波数帯使用のため、実現せず。
しかし、可能性は明確。
23

超小型衛星によるリモートセンシング
「しきい」を根本的に下げる
きわめて低コストの画像提供可能
 地上分解能は中程度（数10m）〜低レベル（数ｋｍ）


専用衛星も可能：欲しいところの写真を高頻度で（My衛星）
衛星・打ち上げ費が超低コストであることから、多数の小型衛星の群（コンステレーション）の構築可能→地球全域にわたっても高頻度に画像取得が可能に
24

多数衛星のコンステレーションによる画像取得頻度の増大例）超小型衛星 3軌道×８機の衛星のコンステレーション「地球の輪」構想

地球上の任意の場所の画像を１日２回程度（衛星の向きを変えれば最大インターバル３時間程度）の頻度で取得可能。分解能は悪くとも頻度が多いことから、災害監視、作物状況把握などダイナミックに変化する対象のモニターに新用途あり。

低頻度、高解像度の世界の潮流（IKONOSなど）とは異なる高頻度、低解像度のリモセン分野を開拓できる。

25

何を売るか？
超小型衛星を用いたリモートセンシング画像を販売する。
衛星数が少ない（１，２機）ときは、低頻度、低分解能で、ただし通常の3〜4桁安い値段で。
 衛星数が多いときは（２４機）、高頻度、低分解能で、しかも通常の1〜2桁安い値段で。


販売方法は通常の１枚ごとだけでなく、契約料での「垂れ流し方式」などインターネットを活用した種々の方式でユーザーの拡大狙う。
 ユーザーの特殊な用途を盛り込んだ超小型衛星の「カスタマイズ料（My衛星開発料）」。
26

宇宙利用のニーズと衛星のバラエティ
高 宇宙でないと実現できない・宇宙の方がよりよくできる（単能型、広範囲モニタ等）
教育・エンターテインメン
ト・パーソナルユース衛星

必要性

１〜１０ｋｇ

教育

低低

宇宙科学・惑星探査（単能型、低分解能、特定用途特化等）

通信・放送・航法
環境把握、IGS
現状の衛星
プロジェクト

小ビジネス

軌道上実証
芽出し実験・ビジネス
試行実験

50-200kg要求される信頼性・複雑度

低性能だが安く早く新規技術を試せる

高

高コスト、長期開発、失敗が許されない27

狙いとする衛星・プロジェクトサイズ


小型衛星の熾烈な競争：50-200ｋｇ、5-20億円
Surrey Satellite Technology（英）：ﾘﾓｾﾝ、通信 SatReCi（韓国）：ﾘﾓｾﾝ→東南アジア進出
 OSC(米国）を中心とする米ﾍﾞﾝﾁｬｰ会社多数
 ドイツ、イタリア等の大学＋ﾍﾞﾝﾁｬｰ

ﾘﾓｾﾝ解像度も2.5m（１mも近い）を100kg衛星での時代にマイクロサットではなくナノサットをターゲットに企業の投資、科研費等での支出の限界以下で 1〜10kg、プロジェクトコスト：１億円まで
 CubeSat（1 kg衛星）技術は日本が世界をリード 大学の「試行錯誤の手」を積極的に活用できる

28

世界の CubeSat 開発の動向


６０以上の大学，ベンチャー，宇宙機関による開発小型衛星で新しい技術（シーズ）を開発し、その中から有意義なものを宇宙機関等で本当に使えるものに発展させる （技術発掘・開発の場として）
 新規技術の迅速・低コストの宇宙実証（実験の場として）
 超小型衛星のまま実ミッションに適用（ﾋﾞｼﾞﾈｽとして）

具体例 （CubeSatｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑなどより）
地震予知のための電磁気観測（QUAKESAT) NASAによるバイオ関連の実験への応用
 MEMS関連技術の軌道上実証実験
 個人的な目的のため（聖書と十字架打ち上げ等），など


東大・東工大CubeSatは初期に完成，最初の打上げ
29

実現できること

超小型衛星を最低3000万円程度で作り、費用に応じた、バラエティを持った撮像機能を提供する。

CubeSat XIクラス PRISMクラス
分解能１ｋｍ
分解能３０ｍ
３日に１枚程度 １日に１枚程度(3000万円）(6000万円）

cf. IKONOSクラス
分解能１ｍ（200億円）
30

さらに追加できる機能

コンステレーションにより画像取得の高頻度化
１機だと、特定地域だけに限ると１日２回、ただし、見えないところがほとんど
 １機だと、地球全域をカバーするのに１４日程度必要
 24機だと、地球全域で最大３時間程度のｲﾝﾀｰﾊﾞﾙで再観測




通信機能
同時に衛星を見る２点間で数10kbps（〜250kbps)の双方向通信
 衛星に一時貯めて下ろすことで地球全域で２点間通信あるいはブロードキャスト可能




その他
ステレオ視で高度情報（粗い）取得
 衛星の種々の状況（温度、運動など）をダウンリンク
 衛星の向きを変える機能（撮像方向変更）、衛星相互撮影等
 種々の科学観測センサー（ユーザーと相談） 種々の宇宙機器・部品等の迅速なテストベンチ31

地上局の数とリアルタイム性

１局（東大局）運用の場合：画像が取れても、その局の上空に来ないと画像を地球に送れない。
遅れ（画像取得から利用できるまで）は最大半日 アマチュア周波数帯の場合は、世界中の大学の地上局をインターネットでネットワーク化してリアルタイム性を増す（遅れ時間1.5時間以内に）

新たに地上局を設置し（商用周波数の場合必須）、運用を任せられる場合は、１２局程度の設置で遅れ（画像取得から地上局まで）時間を４５分以内に
 局の上空では衛星にコマンドを送りながらリアルタイムに画像取得可能

地上での画像配信にはインターネットを最大限利用し、遅れを防ぎ、アベイラビリティを増す
32信頼性と寿命の問題


高信頼性化・長寿命化（7年の生存確率が95％）→超高コスト・長期開発期間必要
信頼性・寿命は緩和：２年後に生存確率80％
 バックアップ機の軌道上待機で、群全体としての信頼性向上を行う。（その方が結果的に安い！） 80％信頼性、10機体制では、信頼性は

8機以上生存：68％ 7機以上生存：88％
 6機以上生存：97％
 5機以上生存：99％
33

「地球の輪」構想の例：
スケジュールとコスト

34

少数衛星から「地球の輪」へ


１，２機の衛星によるリモートセンシング

８機の衛星を３軌道に配置し、群運用 地球上のどこでも高頻度（最大インターバル３時間）の画像取得が可能
 世界中に地上局（１２局程度）を置き、インターネットでつなぐことにより、４５分遅れ以内での画像取得が可能35

「地球の輪」が提供するサービス
低価格、中解像度、高頻度
ASTER
頻度 少
LANDSATIKONOS
SPOT
多伊藤忠など新会社2008スタート
２．５

１５「地球の輪」
３０

MODIS
２５０

空間分解能（ｍ）
36

地球の輪 構築スケジュール


第一フェーズ（２機運用）
2005年4月-9月 概念検討
 2005年10月-3月 試作機（２機）開発（推進系、デブリ対策技術含む）
 2007年9月打上（2008年3月および9月まで運用）
第二フェーズ（１軌道面、８機運用）
2008年4月〜2009年3月 8機開発・製作（＋予備２機）
 2009年9月打上（2011年8月まで運用）


第三フェーズ（３軌道面、２４機運用）
2010年4月〜2011年3月 16機開発・製作（＋予備４機）
 2011年9月打上（2013年8月まで運用）
37

誰が実施するか？
会社設立
利用の開拓と技術開発をバランスよく進めるための組織作り
 超小型衛星プロマネ経験者をリーダーとしてチームを結成
 ビジネス立ち上げ経験者の採用
 コンサルティング・営業G、技術開発G








ポスドククラスの開発経験者10名から（段階的に増やす）

アドミ・法務・国際交渉・人事・経理など（２名から段階的に）UNISEC（大学宇宙工学コンソーシアム）加盟大学の学生を指導し、衛星製作・試験などで手伝ってもらう。
＝＞将来のスタッフ候補38

「地球の輪」コスト （単位：百万円）
人件費

2005

事務所

設備費

衛星開発

衛星打上

地上局（含人件費）

保険・周
波数取得

計

200

13 320

260

793

350

732100489

500

832

第 2008
二期 2009500

732500832

第 2010
三期 2011500

732500832

計

3,050

第2006
一期
2007

20400

10500

180
1,150

800

120

1,119
200

300
2,300

240

58 512 1,560 3,470

850

1,070

2,010
1,639

400

3,480

1,100 10,600
39

「地球の輪」のメンテナンス
2年に一度ずつ、衛星のリプレイスを行う
メリット１）寿命が短いほうがコストが安い（放射線対策、環境耐性、劣化への対応）
メリット２）最新の民生品技術を使える
メリット３）新顧客のニーズにこたえられる
メリット４）開発の繰返し＝＞技術の蓄積・発展

単発でなく、持続可能で進化していける
宇宙開発を！
Sustainable Space Development40

障壁・リスクは何か？

41

課題

商用周波数の獲得の困難さ大学衛星はアマチュア周波数帯を使用→商用には使えない。
取得には３〜５年かかり、取得にあたっては、ITUおよび関連国間での調整が必要。
 特に、世界中にダウンリンクする場合、取得にはさらに時間を要する（反対する国があると取れない）


打ち上げロケット便の定常的な獲得

タイムリーな打ち上げ機の探索：主としてロシアで（DNEPR:10億円、ROCKOT:20億円）

技術面


デブリ防止（末期に大気突入）、軌道変更（推進系）、通信機など開発要素あり、ただし、ﾌｨｰｼﾞﾋﾞﾘﾃｨ高い
42

リスクと回避法


市場が発達しない

打ち上げ失敗による損失


予備機の軌道上待機により信頼性確保

競合他社の参入（英国サレー大学など）


衛星に保険をかけておくことで回避

衛星の不具合による損失


コンサルティングによるニーズの掘り起しの徹底「地球の輪」プロジェクトに協力してもらう形を最初からとり、双方メリットがあるようにする？

衛星が落下するなどした場合の損害賠償


小型衛星なので、完全に燃え尽きる
43

キーワード

宇宙開発の「しきい」
を下げる超小型衛星
宇宙開発・活動への参加者を１００倍に→新しい宇宙利用、宇宙ビジネス創出→新規衛星開発への投資のループ
44

宇宙開発と地上ビジネスの違い〜ビジネスコンテストで学んだこと〜
期間：地上ビジネスだと、２，３年でリターンが求められる
 金額：「２４機で100億円」は失笑される

リスクと投資回収効率のアセスメントが極めて厳格に行われる＝＞それで通ったものにだけ、投資される

45

２００５年１月１３日現在、「地球の輪」に投資しようという企業・投資家は現れていない

46

災害と宇宙

2004年、度重なった台風・地震・火山噴火・津波



宇宙はどれくらい役に立っただろう？
問題１）ほしい情報がほしいようにはとれない。
（新潟中越地震の夜、何も見えなかった）
問題２）情報がとれても伝えたいところに伝えられない。
（スマトラ沖の津波は見えていた）
問題３）災害を防ぐことはできないのか？
（台風の進路を変えられる？）47

ビジネスでない「地球の輪」構想

48

ビジネスでない「地球の輪」
世界中の大学・機関・グループが好きなように衛星を作り、打ち上げ、運用する
 ゆるやかな基準を設ける
 地上局をインターネットで結ぶ＝シームレス地上局
 いざというときには、「地球の輪」として機能する。どこからでも警告、避難勧告ができる＝地域の機動力、土地勘もある

49

“NEON”プロジェクト
世界中に散らばる地球観測衛星＋地上局ネットワーク

50

NEONの強み＝オープンソース
ネットを通じて、ほぼリアルタイムのデータを一般市民に提供。
 プロジェクト参加者が増えれば増えるほど、効果的運用ができる。
 発展途上国も容易に参入できる（地上局設置から入り、衛星部品製作を経て、超小型衛星製作ができる）
 ゆるやかな標準


通信システムとデータフォーマットのみを標準化
 サイズ、重量、カメラ、その他衛星デザインは自由

51

NEON vs. 大・中型衛星
NEON

大型衛星

リスクとコストを分散できる高解像度
頻繁に観測できる（ライブデー
多種センサーによる同時観測タを提供できる）が可能
新しい衛星・地上局を増やす
信頼性が高いことが容易
SAR搭載で、夜でも雲があってもOK
一機壊れても大丈夫参加しやすい（発展途上国の大学でもできる！）
解像度がよくない観測頻度が少ない通信容量が小さい
一機壊れると致命的
衛星の値段が高い52

地球の和と輪
世界中にある大学の強みを生かす 地域に貢献できるグローバルなプロジェクト
 優秀なエンジニアを育成
 「宇宙」に参加する人が増える
 やりたいことをやって、全体のためになるモデルとなる
 環境問題、災害問題への興味の喚起
 地球に住む人たちの幸せを増やすことにつながる
宇宙開発
53

よき未来は今、ここから、できることから人工衛星の輪を作って、地球の和につなげよう

54