宇宙太陽光発電システム（SSPS）の実現に向けた研究開発の現状

2023年6月
宇宙システム開発利用推進機構（J-Spacesystems）© 2023 Japan Space Systems

1目次
1.はじめに：SSPSとは
2.SSPSの研究動向
3.SSPS研究開発ロードマップ

4.2022年度までの実績と今後の取り組み
5.実証衛星プロジェクト

6.まとめ© 2023 Japan Space Systems

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１．はじめに： 宇宙太陽光発電システム（SSPS）とはSpace Solar Power System（SSPS)

宇宙太陽光発電システムとは・宇宙空間に打ち上げた衛星が、太陽エネル
ギーを使って発電し電波で地上に送電し、地上で電力を利用する仕組み

主な特長①運用時に二酸化炭素を全く排出することがないため、地球環境、温暖化対策としても有効である。
②地上の太陽光発電と比べて、昼夜や天候に左右されない安定な電力供給が可能である。
（太陽光利用効率は地上の約10倍）

宇宙太陽光発電システムのイメージ（100万ｋW）
＠約2km四方の太陽電池／送電パネル

宇宙太陽光発電衛星（地上36000km上空）

＠重力傾斜姿勢安定（月がおもての面を常に地球に向ける原理）

意義

太陽エネルギー⇒電気エネルギー⇒マイクロ波エネルギー

パイロット信号を発する地上
受電システムのみにマイクロ波エネルギーを送る。

①エネルギー資源の多様化②エネルギー輸出国への転換③エネルギー安全保障への貢献

技術課題①宇宙発電・送電部の薄型軽量化技術②高効率な発電・送電・受電技術③高効率と安全な運用を実現するエネルギー
伝送ビーム制御技術④大型構造物を宇宙空間に輸送し、組み立て、運用・維持する技術

受電アンテナ（直径約4km）

地上受電システム

マイクロ波エネルギー⇒電気エネルギー© 2023 Japan Space Systems

3

１．宇宙太陽光発電システム（SSPS）とは
太陽光

宇宙
セグメント

太陽電池アレイ直流（DC）

マイクロ波変換 （DC-RF）@J-spacesystems

送電アンテナ
マイクロ波（RF） （36,000km）

地上
セグメント

受電アンテナ（レクテナ） （RF-DC）
直流（DC）

直流－交流変換 （DC-AC）
交流（AC）@J-spacesystems

Rectenna ： (rectifying antenna)

商用電力網© 2023 Japan Space Systems

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１．宇宙太陽光発電システム（SSPS）とは宇宙

１日の日射量（英国の例）

日射量：大
年間を通じて安定
ベースロード

宇宙

６月平均

地上

１２月平均

（２４時間）
ベスト
平均

６月

日射量：昼間のみ
季節や天候により変動
蓄電設備要

ワースト

（２４時間）© 2023 Japan Space Systems

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１．宇宙太陽光発電システム（SSPS）とは■方式の違い送電方式

特徴

マイクロ波送電○大気(雨や雲を含む)の影響を受けない全天候型。
○ビーム方向制御は電子方向制御が可能。
○レーザーに比べエネルギ密度は低く安全な運用が可能。
△宇宙と地上に大きなアンテナが必要となる。

レーザー送電○エネルギ密度が高くシステムをコンパクトにできる。
△大気による吸収や雲による散乱影響を受ける。
△エネルギ密度が高く安全性への充分な配慮が必要。
△レーザービーム方向の機械的精密制御が不可欠。

USEF2002モデル（シングルバス・タイプ）

USEF2006モデル（マルチバス・タイプ）

マイクロ波送電タイプのSSPS（ベーシックモデル）：USEF

マイクロ波送電タイプのSSPS
出展：JAXA

レーザー送電タイプのSSPS
出展：JAXA© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（米国）米国 （1960年代、1970年代の研究はアメリカが中心）
1964年

模型ヘリコプタへの送電実験 （ブラウン：米）1968年

ピーター・グレーザー博士（米国）が太陽発電衛星（SPS)を提唱。1973年特許取得。

1975年

屋外で1.6km先への送電 （ブラウン：米）1970年代初頭

アメリカでSPSに関する技術的適合性の検討開始

1978年

NASA／DoEが概念設計(CDEP) （レファレンスシステム）(CDEP: SPS Concept Development and Evaluation Program)

1980年

研究凍結（高い建設コストと発電価格が問題、経済的な実現性に向けた研究を継続し、10年ごとに報告することを義務づけ）。
アメリカ大統領財政緊縮政策。

1995年～97年

・NASA、概念検討(Fresh Look Study)を実施（技術進展の確認）。

1998年

・Fresh Look Studyの成果の見極めとしてSPS Concept Definition Studyを実施。

1999年～2000年

・NASA、先行的研究及び技術開発プログラム(SERT)を実施。
（政府ミッション及び商業市場におけるMWクラス送電の研究）（全米研究評議会NRC： 潜在的価値はあるが低コスト化が必要）

2001年

・NASA、軌道上実証計画の検討。

2002年～04年

・NASAは全米科学財団(NSF)、米国電力研究所(EPRI)と共同で技術的成熟度合(SCTM：SSP Concept Technology Maturation) の概念検討。

2007年

・米国防総省国家宇宙安全保障局(NSSO)によるSBSP(Space-Based Solar Power)
スタディの実施。 （石油枯渇への不安）
NASA：アメリカ航空宇宙局（National Aeronautics and Space Administration）
DoE：アメリカ合衆国エネルギー省（United States Department of Energy）© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（米国NASAのSSPS研究例）
太陽電池パネル（太陽指向）

高度1,000km周回軌道
半導体増幅器 5.8GHz

軌道：３６，０００ｋｍ
発電能力：10GW (地上5GW)

５万トン

高電力密度
高電力密度
マイクロ波ビーム

太陽電池

＜諸元＞

15km

マイクロ波ビーム

変電･送電

レクテナ
10km×13km

1970年代反射鏡

低電力密度
マイクロ波ビーム低電力密度

マイクロ波ビームNASA／DoEの概念設計（レファレンスシステム）
CDEP•反射鏡直径：50～60 m•反射鏡間隔：100m•送電アンテナ直径：150～250m•発電規模：100MW～300MW•無線送電方式：マイクロ波5.8GHz•受電方式：直径4kmのレクテナ

送電アンテナ

1995～1997年

NASAによる概念検討： Fresh Look Study（サンタワー型）

CDEP：概念設計評価プログラム（SPS Concept Development and Evaluation Program）
SERT：先行的研究及び技術開発プログラム(SSP Exploratory Research and Technology)

・実用性の研究・軌道上技術実証計画の検討

1999～2000年
先行的研究及び技術開発プログラム：SERT(SSP Exploratory Research and Technology)
アバカス型

2002
～2004年
NSF（全米科学財団）、EPRI（米国電力研究所）と共同検討。
SCTM （SSP Concept Technology Maturation）
Integrated Symmetrical Concentrator型© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（米国、欧州）
国
名

関連機関

調査結果の概要

海軍研究所

国防省、商務省へのSSPSの重要性（燃料輸送・自然災害緊急対策等）の提案が、7つの賞のうち4つを受賞（2016年3月）。
ISSでのマイクロ波送電デモ実施（2020年）、X-37Bによる宇宙太陽光発電の実験(2020年）

民間企業

電力会社Pacific Gas & Electric （PG&E）が中小企業のSolaren社とSSPSによる電力を供給する買電契約を結んだ、契約容量は20万kWとの報道（2009年）。 Northrop Grumman社がCaltechに3年総額$17.5 million をSPS研究費として払う契約と報道（2015年4月）。
（2016年9月。CALTECHの教授が来日。METI、京大、JAXA、企業、J-spacesystemsと意見交換。太陽電池、構造物、フェーズドアレイを研究中。個人寄付でSpace Solar Power Project（SSPP）も始まっている。政府予算獲得に期待。）

ESA

SSPSは、2003～05の総合研究プログラムの一つとして採用され、第1フェーズの地上プラントとSSPSとの比較等の研究を行ったが、それ以来目立った活動は見られない。
ESA ESOCのLeopord SummererがSSPSのアイデア募集を行ってESAとしての次の活動を模索して（2020年秋頃）
Pinolet氏(フランス)がLe Union島でのマイクロ波電力伝送実験を提案

民間企業

SSPS研究を行っているEADS社では、1.5μ帯の赤外線レーザーを用いる方がマイクロ波より効率が良いとしている。EADS Astriumは2020年までに20-25kWのレーザーを使ったネットワークが運用可能と考え、また５年以内には国際宇宙ステーションを利用したレーザー方式による10-20kWの軌道上実証を行うことも検討していた（2011年）。Ian Cash とSICA DesignがCASSIOPeiAを提案（2016年）
英国政府がFrazer-NashとOxfordEconomicsに宇宙太陽光発電（SBSP）に関する調査を委託（2020
年）

米
国

欧
州

NIAC* ：NASA Innovative Advanced Concepts)
Caltech：カリフォルニア工科大学（California Institute of Technology）© 2023 Japan Space Systems

9２．SSPSの研究動向（中国、UAE）
国
名

関連機関

調査結果の概要

全般

近年、ＳＳＰＳおよび関連研究開発活動が数多く存在し、重点的なＳＳＰＳ研究開発の取り組みや、国際的アウトリーチ活動も含まれる。米国・欧州・日本の研究成果についても多くの調査を進めている。
宇宙太陽光発電実験基地建設プロジェクトが重慶市で開始（2018年）
中国SSPS研究開発の中心は、中国空間技術研究院（China Academy of Space Technology: CAST）
で 、 SSPS 商 業 化 を 達 成 す る た め の 5 つ の ス テ ッ プ を 提 示 し て い る 。 ① 2010 年 ま で に 、 Chinese
Reference Systemの設計を完了。②2020年までに、軌道上構築およびWPT技術の産業レベル試験を完了。③2025年までに、低軌道での最初の100kW SPSの実証を完了。④2035年までに、100 MW
SPSの試験機で電力供給を実証する。最後に、⑤2050年までに、静止軌道（GEO）システム上で、最初の商用SSPSを運用。

CAST

中
国

U
A
E

国際活動

2010年春、四川国際クリーンエネルギーサミット(SICES 2010)を開催。米国、欧州および中国から専門家が多数参加し、特にSSPSを含む先端技術の商業化アプローチが議論された。2012年のITU-R
で無線電力伝送に関して中国から積極的なコメント。北京IAC2013でSSPS関連発表あり。国際宇宙開発会議（ISDC2015）で概念設計を発表。EnMC 45thで、地上デモシステム構想を発表。2年以内に実施検討（2015）。

万博準備
委員会

UAEで、2020年に開催予定の万国博覧会に向けて、万博準備委員会が宇宙太陽光発電の実現可能性を検討している。2016年3月に各国の有識者を集めてワークショップを開催した。今後、半年をかけてフィージビリティスタディを予定。企画：Falcon社、米国研究者。
スタディとりまとめ：英国QinetiQ社。
参加者：Expo運営委員会、Falcon社、英国QinetiQ社、米国米海軍研究所、レイセオン社、ボーイン
グ社、テキサスA&M大学、中国CAST４名、財団法人宇宙カナダ、欧州から数名（太陽電池関係）、英
国ベンチャー企業（推進装置）電話参加、日本から数名出席。2016年6月にUAEコンサルメンバー

来日。

© 2023 Japan Space Systems

10近年における海外での宇宙太陽光発電の研究開発進展© 2023 Japan Space Systems

11欧州 ESAによるSOLARIS計画© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（日本）
1983年 京都大学、宇宙研、他の合同研究Gが、宇宙でのロケットによるマイクロ波送電に成功（世界初）。
以後、日本の研究がSSPSを牽引してきた、と言われる。
年度

1980～

SJAC
SPS計画

我が国の調査
検討状況

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004-2007

（H03)

（H04)

（H05)

（H06)

（H07)

（H08)

（H09)

（H10)

（H11)

（H12)

（H13)

（H14)

（H15)

(H16-H19)

SJAC NASDA
宇宙発電衛星に 宇宙太陽発電
関する調査研究 システムの
調査・検討

NEDO
宇宙発電システムに関する調査検討ISAS

ISAS

SPS2000概念検討

太陽発電衛星SPS2000の研究

NASDA/JAXA
宇宙太陽発電システムの研究

ふろしき衛星実験（神戸大・東大）／2006
2000／SPRITZ小型SPSシミュレータ（京大）

1983／MINIXロケット実験（京大・神戸大・ISAS）

1992／MILAX飛行機実験（京大・神戸大・NICT)
1995／山崎実験（京大・神戸大・関電）

飛行船実験（京大・東工大）／2008

NEDO検討に対する参加
USEFにおける
調査検討

SJAC
検討
に対
する
参加

USEF
（日機連）
宇宙太陽発電システムに関する調査研究・全体検討・フィージビリティ検討

USEF（MET I）
宇宙太陽発電システム
実用化技術調査研究

・システム
概要
・評価手法
・要素試作

・システム
概念検討
・経済面、
環境面から
の評価
・要素試作

USEF
宇宙太陽発
電システム
構造システ
ムの検討
・構造ｼｽﾃﾑの検討

USEF（ MET I ）太陽光発電利用促進技術調査・地上/宇宙無線送受電ｼｽﾃﾑの検討
・無線送電ｼｽﾃ
ﾑの安全・環境
影響© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（日本のSSPS検討例）
静止衛星
赤道上空（集会衛星）

発展途上国支援

NEDO「宇宙太陽発電ｼｽﾃﾑに関する調査研究」
グランドデザイン（1993）

宇宙科学研究所SPS2000 システム（1991）

NEDO：国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
ISAS：JAXA宇宙科学研究所© 2023 Japan Space Systems

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２．SSPSの研究動向（J-Spacesystems）
宇宙基本計画 平成21年6月（宇宙開発戦略本部） 最新：令和2年6月閣議決定
宇宙基本法 平成二十年法律第四十三号（平成二十七年 法律第六十六号による改正）
エネルギー基本計画 平成15年10月（閣議決定） 最新：平成30年7月閣議決定
上記制定を受けて平成21年度から事業開始

環境エネルギー技術革新計画(平成25年9月総合科学技術会議決定)
未来投資戦略2018(平成30年6月閣議決定)
エネルギー・環境イノベーション戦略(平成28年4月総合科学技術・イノベーション会議決定)
宇宙産業ビジョン2030(平成29年5月宇宙政策委員会決定)

平成12年度(2000年度)

平成13～15年度(2001～2003年度)

SSPSに関する
調査研究

宇宙太陽発電ｼｽﾃﾑ
実用化技術
調査研究
(METI)（日本機械工業連合会）

2007年度ロードマップの設定 → 2016年度改訂

平成16～19年度(2004～2007年度)

平成21～26年度(2009-2014年度)

平成26～30年度(2014-2018年度)

太陽光発電利用促進技術調査（METI）

太陽光発電無線送受
電技術の研究開発(METI)

太陽光発電無線
送受電高効率化の研究開発(METI)

地上実証

ＳＳＰＳ

太陽光発電利用委員会
・システム専門委員会
・発送電技術専門委員会
マイクロ波電力伝送試験モデル

AIA#1 （FYH13-14)：SWレトロ(METI)
AIA#2 （FYH15)：HWレトロ（機械システム振興協会）

受電部（受電電力によりLED点灯）

AIA#1/#2 （FYH16):組み合わせ（機械システム振興協会）
作業用ロボット用送受電系試作（FYH17-18）（機械システム振興協会）

スピンオフ技術実証システム

J-spacesystems （Japan Space Systems) ： 一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構© 2023 Japan Space Systems

送電部

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３．SSPS研究開発ロードマップ© 2023 Japan Space Systems

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３．SSPS研究開発のコンセプトモデル
Space Solar Power System（SSPS)

宇宙太陽光発電システムとは・宇宙空間に打ち上げた衛星が、太陽エネル
ギーを使って発電し電波で地上に送電し、地上で電力を利用する仕組み

主な特長①運用時に二酸化炭素を全く排出することがないため、地球環境、温暖化対策としても有効である。
②地上の太陽光発電と比べて、昼夜や天候に左右されない安定な電力供給が可能である。
（太陽光利用効率は地上の約10倍）

宇宙太陽光発電システムのイメージ（100万ｋW）
＠約2km四方の太陽電池／送電パネル

宇宙太陽光発電衛星（地上36000km上空）

＠重力傾斜姿勢安定（月がおもての面を常に地球に向ける原理）

意義

太陽エネルギー⇒電気エネルギー⇒マイクロ波エネルギー

パイロット信号を発する地上
受電システムのみにマイクロ波エネルギーを送る。

①エネルギー資源の多様化②エネルギー輸出国への転換③エネルギー安全保障への貢献

技術課題①宇宙発電・送電部の薄型軽量化技術②高効率な発電・送電・受電技術③高効率と安全な運用を実現するエネルギー
伝送ビーム制御技術④大型構造物を宇宙空間に輸送し、組み立て、運用・維持する技術

受電アンテナ（直径約4km）

地上受電システム

マイクロ波エネルギー⇒電気エネルギー© 2023 Japan Space Systems

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３．SSPS研究開発のコンセプトモデル
・発送電一体型パネルは、両面の太陽電池で発電した直流電力をマイクロ波に変換して下面から放射する。
・１ユニットの発送電一体型パネルの４隅をテザーで吊る。 （広さ100m×95m，厚さ20mm，重量40t，2MW送電）
・１システムは 25×25＝625ユニットで構成。 地上で1GW取出し。
・バス部でマイクロ波の基準信号を発生し、各モジュールへ原振の周波数と位相同期を無線により提供するため、モジュール間の有線のインターフェイスを持たない。

（マルチバス型2006モデル）

将来のSSPSイメージ（シングルバス型2002モデル）

・5×5ユニットのバス部を統合（グループ）
・5×5グループで1GW級のSSPS

１ユニット（輸送の単位）は、
構造ユニット（折りたたみ単位）3,800枚で構成。

・システムの大きさ：
2.5km×2.375km
・システムの重さ：26,600トン
・発電衛星の送電出力： 1.3GW・運用年数：
40年

平成19年度 太陽光発電利用促進技術調査 成果報告書© 2023 Japan Space Systems

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３．マイクロ波電力伝送地上実験（2014年度）
屋外試験：
伝送距離約54mで、平均約340Wの利用可能電力の取出しを確認。
・期間：平成27年2月～3月
・場所：兵庫県内の屋外試験場
5.8GHz帯で半導体増幅器を使用したフェーズドアレーアンテナを用いて、複数モジュールの協調動作によって、キロワット級マイクロ波のビーム制御を行うシステムの屋外無線送電としては、世界的に例を見ない試験に成功。

約0.6m×0.6m×0.025m
×4モジュール

約2.6m×2.3m
×1モジュール(株)IHIエアロスペース

三菱電機(株)

送電出力
約1.8kW
送電距離
約54m
取出し電力
約340W

© 2023 Japan Space Systems

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３．マイクロ波電力伝送地上実験（2014年度）
既存技術を活用して、産業応用を目指した低コストな実証システムの試作評価。
・期間：平成27年2月

・場所：三菱重工業(株) 神戸

2.45GHz帯で距離約500mにおいて、約10kWの送電出力実験を行い、制御された条件下での動作を確認した。国内では最長、最大級電力の屋外無線送電実験に成功。
2.45GHz帯
位相制御マグネトロン使用
送電ユニット

約 500m

計測ユニット送電マイクロ波（2.45GHz帯）
ビーム制御
ユニット

パイロット信号

ビーム制御
ユニット

送電ユニット（正面）応用例・航空障害灯への送電
・離島への送電・洋上風力発電所から送電

・見かけの開口面積大 ⇒長距離送電・建設初期の配置（出典）三菱重工業株式会社© 2023 Japan Space Systems

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３．マイクロ波電力伝送地上実験（2019年度）◆無線送受電システムの高効率化
・送電系：送電部総合効率４０％（現状３５％）を目標とし、４４．８％を達成。
・受電系：受電部総合効率５０％（現状４２％）を目標とし、５４．９％を達成。
◆垂直方向マイクロ波無線送受電技術実証
・垂直送受電技術実証：
受電部＋ビーム方向制御部の一部

屋外の地面反射の影響のない環境での垂直方向（パイロット信号送信アンテナ）（下から上方向）でのマイクロ波送電における適切なマイクロ波ビーム形成技術を、マルチコプタを使用して実証した。
また、マルチコプタを移動させた後、パイロット信号を送電部受けて移動後の位置を特定し、その方向に送電する
ビーム方向制御技術を実証した。

・マルチコプタ等への給電技術実証：
受電部を搭載したマルチコプタへのマイクロ波
による無線送電を実施し、電力として取り出せることを確認した。

ビーム方向制御部の一部（パイロット信号受信アンテナ）

飛行ケース
No.

パイロット
信号

取り出し電力

飛行内容

実測値(Max)

計算値

1

送電部天頂19mをホバリング後、ラスタスキャン飛行

105.4W

123.1W

2

送電部天頂30mをホバリング後、ラスタスキャン飛行

42.5W

39.7W

3

送電部天頂30mをホバリング後、西7度でホバリング

39.3W

39.7W

4

送電部天頂30mをホバリング後、八の字飛行

36.9W

39.7W

© 2023 Japan Space Systems

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４．2022年度までの実績と今後の取り組み①発送電一体型パネルの開発
・パネルの上面は太陽電池セル、下面は太陽電池セルと送電アンテナ（5.8GHz帯）を同一面に配置する発送電一体型パネル（50cm×50cm程度）を開発する。

静止軌道
重力傾斜姿勢安定（月がおもての面を、
常に地球に向ける原理）

SSPS衛星地球

太陽
太陽光の当たる面が変わる②送電部の高効率化
・5.8GHz帯でのマイクロ波無線送受電技術に関し、送電部の高効率化のための方式及び機能性能配分の検討や試作を行い、送電部の供給電力（ＤＣ）と送電出力電力（ＲＦ）の比である総合効率60%を目指す。
③長距離送電の実証
・供給電力は商用電源を使用し、長距離（1~5km）、垂直方向のマイクロ波電力伝送により、大規模無線送電システムに資する多素子の位相同期による無線送電技術及びビーム形成技術を多数枚パネル（全体で2m×2m程度）で実証する。なお、実証では、ビームパターンの測定を実施する。

© 2023 Japan Space Systems

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４．１ 発送電一体型パネルの開発© 2023 Japan Space Systems

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４．１ 発送電一体型パネルの開発© 2023 Japan Space Systems

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４．１ 発送電一体型パネルの開発【発送電一体パネル軽量化】

発電素子

約7cm

主構造体

アンテナ+発電素子（下面）
電源回路、RF回路等【発送電一体型パネル概略構成図】
発送電一体型パネル地上評価モデルの設計を計画通り実施中。ハニカム構造体の採用や発送電機能構成要素のサンドウィッチ構造化によって薄型化を進め、目標の質量比36kg/m2に対して、 34.4kg/m2（※1）となる見込みで
ある。

設計配分値
構造部材質量5.0kg

電子回路質量3.5kg

発送電面質量（※2）

1.5kg

合計質量

10.0kg※1 参考：質量比34.3kg/m2≒合計質量〔10.0kg〕／面積〔0.54m×0.54m〕※2 発送電面はアンテナと発電素子で構成© 2023 Japan Space Systems

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４．２ 送電部の高効率化＜送電部の総合効率目標60%：2018時点44.8%＞
発送電一体型パネルの構成

構成機器

電力増幅部
125W出力電源部
DCDC
他の構成機器・RF回路(発振部,制御部)
・TLM, CMD,OBC
・熱制御機器

構成機器の電力損失と効率
電力損失

参考：効率

電源部

20.9 W0.9

電力増幅部

53.6 W

0.7

TLM/CMD/OBC

2.6 W

RF（源振/制御部）

7.0 W

合計

84.1 W

供給電力

209.1 W

出力125.0 W

総合効率（%）

59.8

開発状況➢ 発送電一体型パネルの構成要素を検討し、主要構成要素の効率と消費電力の目標設定を行った。
➢ 上記構成検討の結果、DCDCコンバータの効率と電力増幅部の効率が、総合効率に与える影響が大きいことが明らかとなった。
➢ 総合効率の改善については、まずは電力増幅部の効率改善にフォーカスすることとした。また、電力増幅部の最終段増幅器については、過去に効率改善を行っていることから、今回はドライバ段増幅器にフォーカスして総合効率の改善を狙うこととした。
➢ 現時点で、最終段増幅器に最適化したドライバ段増幅器を開発することで、電力増幅部の効率は約７０％（非パッケージ
試作品によるチャンピオンデータ）を達成している。この結果、各構成要素の消費電力評価と合わせて、総合効率は６０％に若干に届かない程度となっている。
➢ 今後、電力増幅部のパッケージ化、小型化および効率の底上げ（チャンピオン以外でも十分な効率を実現）を行うとともに、
DCDCコンバータの効率検討、RF制御部等他の構成要素の低消費電力化を進める。

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４．２ 送電部の高効率化
2022年度成果：一体型増幅器(小型化最終段・ドライバMMIC接続)© 2023 Japan Space Systems

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４．３ 長距離送電の実証【試験の目的】
軌道上実証の事前検討として、地上試験（飛行試験）を行い、以下を検証する。
・送電装置（衛星搭載用）と地上機器、観測装置との同期・機能確認
・マイクロ波ビームの評価手法の確立【試験の概要】・衛星用の実大送電アンテナパネルを航空機に搭載し、地上局から発信するパイロットビームに合わせて 送電地点（地上）へ向けてマイクロ波を照射する。
・使用周波数： 5.8GHz帯（送電用マイクロ波）、2GHz帯（パイロットビーム）
・供試体設計 および 試験詳細（試験条件、搭載機材、試験場所など）は検討中。
・実施時期：2024年第3四半期（10～12月）を想定。 （フライト１日、予備１日）© 2023 Japan Space Systems

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５ 無線送電実証衛星プロジェクト
無線送電実証衛星プロジェクトを “OHISAMA”（プロジェクト名、人工衛星名）と命名

On-orbit experiment of HIgh-precision beam control using small SAtellite forMicrowAve power transmission, OHISAMA
宇宙基本計画工程表（2022年12月23日改定）
24.その他産業・科学技術基盤を始めとする宇宙活動を支える総合的な基盤の強化
2023年度以降の主な取組・・・・・・・・・・■ 温室効果ガスの削減に貢献し得る宇宙太陽光発電システム(SSPS)の実用化に向け、発送電一体型パネルの開発やマイクロ波無線送受電技術に関わる送電部の高効率化等を行い、将来の⻑距離大電力無線送受電技術への進展を図るとともに、 宇宙輸送システムの抜本的低コスト化等を含め、システム全体を視野に入れた総合的な取組を推進する。また、当該技術 の他産業へのスピンオフを目指し、国際連携も視野に研究開発に取り組む。特に、マイクロ波方式の宇宙太陽光発電技術 について、2025年度を目途に地球低軌道から地上へのエネルギー伝送の実証を目指し研究開発を行う。
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５ 無線送電実証衛星プロジェクト
月周辺軌道上から月面への電力伝送を実用化するには、超長距離の無線電力伝送技術の確立が必要であり、そのため現在実現可能な手段により、その超長距離の無線電力伝送に必要な「高精度のビーム形成及そのビームの方向制御」の技術開発を実施するとともに、その技術を実証する。具体的な実験手段としては：・高精度ビーム形成及び方向制御が可能なフェーズドアレイアンテナを小型の宇宙機に搭載し低高度地球軌道へ打ち上げる。
・そのフェーズドアレイアンテナより、地上からのパイロット信号に従って
地上へ向けてビーム形成及び方向制御されたマイクロ波電力を放射し、地上においてそのマイクロ波の電力レベルの分布を複数の受信システムから構成される計測システムにより計測評価し高精度のビーム形成及そのビームの方向制御技術を実証する。このフェーズフェーズドアレイアンテナ及びアンテ
ナと一体となっているRFアンプは、実績があり、また大気の窓である5.8GHz
帯を使用するものとする。

・また電離層の影響を評価するために環境計測装置及び軌道上の衛星間での送電実験を実施すための放出プローブも搭載して実験を行う。
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５ 無線送電実証衛星プロジェクト
無線送電実証衛星プロジェクトの構成

バスシステム<衛星システム>
バスシステム
送電パネルシステム
環境計測装置
ラングミュアプローブ
波動受信機
インピーダンスプローブ
放出プローブ<地上システム>
運用管制システム
地上計測システム<打上げ><計測運用>
ビームパターン計測
パラボラアンテナ
による受電実験

衛星システム

環境計測装置

フェーズドアレイ
アンテナ

送電パネルシステム

ビーム制御されたマイクロ波放射(5.8GHz帯)
テレメトリ/コマンド/データ

地上計測システム

運用管制システム
テレコマ装置運用計画策定軌道決定伝搬放出プローブパイロット信号(Sバンド)

地上受信機群によるビームパターン評価
大型パラボラアンテナ
による受電実験(5.8GHz帯受信機群)

追跡管制局

計測運用

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５ 無線送電実証衛星プロジェクト
バスシステム<衛星バスシステム概要>
・衛星システム全体として150kg程度の小型衛星
・地上にビームを向けて実験を可能とする姿勢制御系
・地上設置の受信機上空にて数分間数百W程度のマイクロ波を送信するための規模の電力を供給出来る電源系
・軌道としては低高度準回帰軌道を基本

太陽電池<ミッションシステム概要>
・片面に送信アンテナを配置し、裏面には太陽電池を配置した発送電機能を有するモジュラー構造の展開型パネル
・数分間数百W程度の位相制御されたマイクロ波ビームを送信するためのRFアンプモジュー群を上記パネル内に装着
・宇宙環境等計測用観測プローブを搭載

Y

打上げコンフィギュレーション

Z
X

送電パネル

送電アンテナ

軌道上コンフィギュレーション© 2023 Japan Space Systems

６ まとめ➢ 2019年度から始まった現行フェイズは、2006年に設定したSSPS研究
開発ロードマップにおいて、軌道上での実証に移行する前の 地上で実施する最後の取り組みに当たる重要なフェイズであり、2023年度か
らはその現行フェイズの締めを行って行くことになる。
➢ 現行フェイズにおける技術開発テーマのうち、発送電一体型パネルの開発と、送電部の高効率化は、これまでのところ、期首に設定した開発目標を達成できる見通しである。
➢ また、宇宙基本計画工程表に基づいて、2022年度に 無線送電実証
衛星プロジェクトが立ち上がり、当機構が主幹プレイヤーとして参加することとなった。このプロジェクトでは、これまでに積み上げてきたSSPS研究開発事業の様々な成果を最大限活用すると共に、SSPS開発
においても重要なステップになることを期待している。
➢ カーボンフリー社会の実現に向けて、当機構は今後もSSPSの実現に取り組んでいく。
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