超小型衛星を使った宇宙科学研究の動向とOPUSAT-IIプロジェクトの紹介
株式会社レヴィ 代表取締役
大阪府立大学 工学研究科 助教
南部 陽介

京都大学宇宙総合学研究ユニット
第17回宇宙学セミナー

略歴

略歴（教育）
2001年4月～2005年3月
早稲田大学 理工学部 機械工学科卒業
2005年4月～2007年3月
東京大学大学院 工学研究科
航空宇宙工学専攻 修士課程
2007年4月～2010年3月
東京大学大学院 工学研究科
航空宇宙工学専攻 後期博士課程
2010年4月～
大阪府立大学大学院 工学研究科
航空宇宙海洋系専攻 助教
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略歴（仕事）2010年12月～2014年12月
OPUSATプロジェクト 実施責任者
2014年8月～2016年8月
OPUSAT-KITプロジェクト 共同研究代表
2015年10月～
OPUSAT-IIプロジェクト 実施責任者
2016年5月～
株式会社レヴィ 代表取締役

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いま、興味があること
振動制
御研究

教育

宇宙上流設

超小型計

衛星ビジネス5

スタートアップJAXA 宇宙科学研究所の学友7名で起業博士号保有者3名，修士号保有者4名
ソフトウェア，ハードウェア，研究など様々な分野でシステムの複雑さに直面し，ひたすらに複雑さへの挑戦を考え続けてきた

7

複雑さの中に価値と面白さを見つけよう

Levii ができるまで
 ～2010年頃• レヴィのメンバーは全員、大学院生としてJAXA宇宙科学研究所に在籍• 高校生向けの体験型教育プログラム「君がつくる宇宙ミッション」のスタッフとして活動する中で出会う

 2012～2013年• 南部が小型人工衛星の開発の中で感じていた課題意識をきっかけにメンバーが集まり、人工衛星設計支援ツールとしてプロジェクトが始動• 放課後開発や月１の合宿でプロジェクを進める中、独自のワークスタイルや相互の信頼・尊敬を得て、チームを確立

 2014～2015年• 一週間のシリコンバレー滞在を経て、ビジネス化を強く意識• 様々な起業関係者からのサポートを得ながら起業に向けて準備• 当初の人工衛星の設計支援ツールという枠を超えて「モデルを使ったコミュニケーションで複雑さに挑む」という課題を設定

 2016年• 株式会社レヴィを設立
9超小型衛星開発超小型衛星OPUSAT「CosMoz」

世界中の大学生が人工衛星を作る時代OPUSATは、２０１４年２月にH-IIAロケット23号機で打ち上げられた。
このサイズで世界で初めてとなる太陽指向制御を実現。リチウムイオンキャパシタを用いた衛星電源サブシステムも世界で初めての試み。
16

OPUSATの開発スケジュール

約3年間に渡る挑戦17

衝撃実験の様子
18メッセージを人工衛星に託し

想いを宇宙へ• 打ち上げ動画

2014年2月28日 打ち上げ
H-IIA 23号機によって、NASA・JAXA・NICT共同開発のGPM主衛星と共に打ち上げられた
21

52 %

Success University

Fail University

25%

23%

Launch Fail University
8%
Success Industry
34%

Launch Fail Industry
Fail Industry

2%

8%

Swartwout, M. (2013): JoSS, Vol. 2, No. 2, pp. 213-233

大学衛星の成功率は低い
23

OPUSATからのファーストパス
24FMによるデータ受信
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5ヶ月間の運用
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指向目標面と太陽とのなす角が次第に減少

太陽指向制御実験の結果
30◯太陽電池電流(制御中_指向面以外)

指向面以外の太陽電池電流が次第に減少
指向面電流の分散が減少◯太陽電池電流(制御前後)

64.5(制御前) ⇒ 25.3(制御後)

制御後に指向面以外の太陽電池電流値がほぼ0

太陽指向制御実験の結果
31

パドル展開の地上実験
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Minimum

太陽電池パドル展開前の太陽指向制御

達成
達成
達成
達成

太陽電池パドルの展開

未達成

LIB－LIC複合電源による運用（FMモード）

達成

太陽電池パドル展開後の太陽指向制御

未達成

GFSKによるデータ受信

達成

モールス信号によるデータ受信

AFSKによるデータ受信
リチイウムイオンキャパシタの軌道上での充放電確認

Full

Extra

ミッションサクセスクライテリア

パドル展開以外の全てのミッションを達成
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最後は流星に世界で今なにが起きているのかインドのロケットが104機の人工衛星を同時に打ち上げ• 写真

Copyright: ISRO
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うち88機の人工衛星がCubeSat• 写真

Copyright: Planet Inc.
37

Dove 衛星の基本スペック• 3U cubesat, 5 kg
• 90 mm aperture optical payload• RGB imaging with commercial-grade CCD, 3 –5 meter GSD• Fold-out solar arrays and antenna flap
• Magnetorquers, reaction wheels, star camera,GPS• 3 year operational lifetime (predicted)• X-band Downlink, S-band Uplink
https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-smallsat/Presentations/Planet-Labs-Safyan.pdf
38応用例：農業、測地、資源開発、都市化、自然災害、海上監視、代替エネルギ

39• グラフ500 kg以下の人工衛星の打上数の推移と予測（FACTS & FIGURES ON POSSIBLE FUTURE DIRECTIONS OF THE SMALLSAT MARKET, EUROCONSULT, THE 4S SYMPOSIUM, 2016）

小型衛星の打ち上げ数は驚異的に成長している
このデータに加え、SpaceXは、4425機の衛星をインターネット網構築のために打ち上げると発表している。
40

• グラフ

宇宙関係スタートアップへの累計投資額（Start-Up Space Rising Investment in Commercial Space Ventures, January 2016, THE TAURI GROUP）

宇宙関係スタートアップへの投資も加熱
2014年には、googleがSkyboxを5億ドルで買収した。 2015年には、ベンチャーキャピタルによる投資額が急激に成長した。
41

https://arstechnica.com/science/2015/06/onewebs-constellation-of-700-low-altitude-satellites• イメージ
will-be-built-by-airbus/

衛星コンステレーションによるインターネット網の構築（Credit: OneWeb）

ソフトバンクがOneWebに10億ドルを出資
2018年に700 機の人工衛星（150 kg以下）でインターネット網を構築する。衛星一機あたりの通信容量は6 Gbpsの見込み。一日に４機の人工衛星を製造する計画。
42

• グラフ

T.H. Zurbunchen, Achieving Science with CubeSats: Thinking Inside the Box, Small Satellite Conference 2017

NASAを中心にCubeSatによる科学ミッションがすでに多く実施されている
43

• 図表

T.H. Zurbunchen, Achieving Science with CubeSats: Thinking Inside the Box, Small Satellite Conference 2017

要素技術の向上によって応用範囲が広がる44• グラフ

T.H. Zurbunchen, Achieving Science with CubeSats: Thinking Inside the Box, Small Satellite Conference 2017

姿勢制御技術は急速に進歩した

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• 写真

Photo: NASA/LASP, http://spaceflight101.com/cygnus-oa4/minxss/

太陽フレア軟X線放出観測衛星 MinXSS
地球近傍の太陽X線エネルギー分布を計測する3UのCubeSat（2015年12月打ち上げ）最大発電量20 W（太陽指向）、指向精度±0.003&0.007 deg46

• イメージ

Credit: 東京大学
http://issl.space.t.u-tokyo.ac.jp/equuleus/

深宇宙探査用CubeSat “EQUULEUS”
地球―月ラグランジュ点への航行を通じて太陽―地球―月圏での軌道操作技術を実証する超小型深宇宙探査機(6U CubeSat) NASAのSLS初号機にて2018年に相乗り打ち上げ予定47

 東工大 日本大学 （株）ウェルリサーチ
 サカセアドテック（株）

薄膜太陽電池（厚さ約50μm）を貼付可能

画像提供：東京工業大学

展開構造技術実証衛星 OrigamiSat-1
折り紙の技術を使って，これまでになく軽量・高収納率の太陽電池アレイを宇宙で展開(3U CubeSat: X: 100 × Y: 100 × Z: 340.5 mm, 3.99kg)
48円断面CFRPブームOrigamiSat-1高機能膜の地上展開実験 （2016年8月＠東工大古谷研）

展開構造技術実証衛星 OrigamiSat-1
折り紙の技術を使って，これまでになく軽量・高収納率の太陽電池アレイを宇宙で展開(3U CubeSat: X: 100 × Y: 100 × Z: 340.5 mm, 3.99kg)
49小型衛星をやらない理由を探す方が難しいOPUSAT後の活動

OPUSATOPUSAT-KIT

OPUSAT-II

OPUSATの実績を次につなげ継続的な衛星開発の流れをつくる

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Space for user
90×90×33 mm
BodyElectricalpower
supply control

Communication &On-board
computerBattery
Transponder

Deployableantenna

Deployment switch

CubeSat用標準バスOPUSAT-KIT
はじめてCubeSatを作る人がミッション部開発に集中できるように．．．
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高精度計測システム

標準バスシステム

超小型衛星OPUSAT-II
軌道上で，構造物の形状を計測する．摂南大 岸本准教授，室蘭工大 樋口教授・勝又助教，鳥取大 岩佐准教授，福井大 藤垣教授，千葉工大
秋田准教授のご協力の元，「板ミウラ折り展開構造×平面度の測定」を軸にコンセプト検討中．

54

上流設計

OPUSAT初期の謎過ぎた活動
衛星全体の機能やインターフェイスに関する議論が皆無にも関わらず、サブシステム（！？）の物
理設計と実装が進んでいた

OPUSAT

C&DH係

通信係

電源係

姿勢制御係

構造係

〇〇系ではなく、〇〇係に分割されていた
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4機目の試作機でようやく…

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物理モデル⇒機能モデル

モヤモヤに形を与え実現するための語り場

こんなシャンパングラスがほしいどんな形状？

持ちやすい重心の位置は？

どんな加工が必要？

どれくらいの予算と期間で作れる？

最初は曖昧だったアイディアに経験者からのアドバイスが集まり，徐々に形になっていく
62コラボレーティブ モデリングトップダウンではなくコラボレーション

従来のモデリングツール

レヴィのモデリングツール
64電子回路設計へ応用電子回路設計における情報の共有と管理をサポート
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超小型衛星×スタートアップ• イメージ

Credit: 株式会社アクセルスペース
https://www.axelspace.com/

株式会社アクセルスペース
日本の超小型衛星ベンチャーの牽引役
100 kg以下のGRUS衛星を2017年の3基を皮切りに2018年から年10基ずつ打ち上げ最終的に50基体制を実現する（地上分解能2.5 mのパンクロマティックと5 mのマルチスペクトル）69• イメージ

Credit: 株式会社インフォステラ
https://www.infostellar.net/

株式会社インフォステラ
地上局アンテナのシェアリングサービス「宇宙最大の通信インフラの構築を通じて人類の生存圏拡大に貢献する」をミッションに掲げている70• イメージ

http://www.star-ale.com/info/detail/news/50

株式会社ALE
人工衛星によって流星を人工的に作る
2018年に打ち上げ、2019年に広島上空にて実施予定
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「衛星を作る」だけではスタートアップにはなれない• グラフCredit: Masayuki Tadokoro
Ref: Masayuki Tadokoro, Startup Science 2017

スタートアップはJ カーブを描く73

スタートアップには顧客開発が必要
顧客開発モデルでは，後戻りすることは学習と発見における重要な過程

顧客発見

顧客実証

ピポット
探索

顧客開拓

組織構築

実行

既存のよく定義された市場に新製品を投入する場合は，製品開発モデルが有効だが，多くのスタートアップはその場合に該当しない
コンセプト/

シード

製品開発（Ref：スティーブン・G・ブランク

アルファ/

販売開始 / 出

ベータテスト荷開始

アントレプレナーの教科書）
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モデルを用いて顧客開発と製品開発の同期を実現する
OperationalView
顧客発見

顧客実証

顧客開拓

ピポット
探索

シード

実行

同期

Functional/Physical View

コンセプト/

組織構築

製品開発

アルファ/

販売開始 / 出

ベータテスト

荷開始

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大型衛星と同じ発想で超小型衛星を作ってはいけないトップダウンではなくコラボレーション

従来のモデリングツール

レヴィのモデリングツール
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複雑なやり方しか通用しない
複雑な課題を解決するための複雑なシステムを実現したいときには私たちにご相談ください打ち上げ手段H-IIAロケット相乗り(画像出典：JAXA)

国際宇宙ステーション「きぼう」モジュールからの放出(画像出典：JAXA)

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