大型宇宙構造物構築技術｜JAXA｜研究開発部門

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# プロジェクト等
宇宙太陽光発電システム（SSPS）の研究
大型宇宙構造物構築技術

1GW（100万kW）級の宇宙太陽光発電システム（SSPS）を想定した場合、高度36,000kmの静止軌道上に数kmに及ぶ宇宙構造物を構築する必要があります。

これまで、人類が構築した最大の宇宙構造物（2021年現在）は、高度約400kmで運用されている国際宇宙ステーション（ISS）で、その大きさ（幅）は約100m、質量は約340tです。ISSは、ロシアのプロトンロケット又はアメリカのスペースシャトルによる複数回の打上げで軌道投入されたモジュールを、宇宙飛行士によるロボットアームの操作などにより、軌道上において有人で組み立てることで構築されました。

1GW級のSSPSを実現するには、複数回の打上げでモジュールを軌道投入し、軌道上で構築するという基本的な方針はISSと共通ですが、コストや安全性の面から有人で組み立てることが困難なため、完全無人での構築技術が必要と考えられます。ISSと比較してサイズが一桁大きいこと、軽量化の要求が一層厳しく、宇宙機の剛性を確保しにくいことなどから、大きな技術的チャレンジが必要です。

## 展開型軽量平面アンテナの軌道上実証（DELIGHT）

展開型軽量平面アンテナの軌道上実証DELIGHT（DELIGHT: DEployable LIGHtweight planar antenna Technology demonstration）では、新型宇宙ステーション補給機HTV-Xの1号機を軌道上プラットフォームとして利用し、将来の大型宇宙構造物構築を見据えた展開型軽量平面アンテナに関する実証実験を行います。

図1　DELIGHTのミッションイメージ

### 研究の背景

宇宙太陽光発電システム（SSPS: Space Solar Power Systems）は、クリーンなエネルギーを大規模に、安定的に、多地点に供給できる可能性を有しているため、エネルギー、気候変動、環境等の人類が直面する地球規模課題の解決の可能性を秘めています。

図2　SSPSのイメージ（マイクロ波Basicモデル）
写真提供：J-spacesystems

これまでに世界で様々なコンセプトのSSPSが提案されていますが、どれも数百m～数kmの大型宇宙構造物を必要とします。しかし、現在の技術レベルを踏まえると、その実現に向けては、構造物の規模を段階的に拡大しながら軌道上実験を積み重ねる必要があります。また、途中段階の成果であっても社会還元できることが研究開発を継続するために必要です。そのため、静止軌道からの降水観測が可能なレーダ（以下「静止降水レーダ」という）への適用を見据え、面積30m×30m以上、面密度3kg/m2以下の大型平面アンテナを実現することを当面の目標としています。静止降水レーダのイメージを図3に示します。

図3　静止降水レーダのイメージ

この目標を達成するための主要技術課題は、30m級大型平面アンテナの構築と軽量化です。そのため、これらの課題を解決するために「パネル展開・結合機構」と「軽量平面アンテナ」を提案し、研究開発を実施しています。

### DELIGHTミッションの概要

DELIGHTでは、HTV-X1号機を軌道上プラットフォームとして利用し、「パネル展開・結合機構」を実装した展開型軽量パネルを軌道上で展開し、その際の展開挙動や展開後の構造特性を計測します。また、同パネルの一部に搭載した「軽量平面アンテナ」で地上局からの電波を受け、受信レベルの計測を実施します。さらに、ミッションの意義・価値を高めるために、次世代宇宙用太陽電池セルの実証も実施します。DELIGHTの全体イメージを図4に示します。

図4　DELIGHTの全体イメージ

## 技術的課題への今後の取り組み

30m級大型平面アンテナおよび更に大型の宇宙構造物の実現に向けて、構築と軽量化以外に、以下のような技術的課題があります。これらの課題を解決する方法も並行して検討していきます。

構築中／構築後の姿勢・軌道制御
熱変形補償
デブリの影響評価
保守、解体

先導する研究

基幹ロケットの再使用化による打ち上げコストの低減
アルテミス計画に向けた宇宙探査技術の研究
Society5.0に向けたシームレスで自律的な宇宙通信システムの研究
デジタル革命を牽引する将来技術試験衛星の研究
競争力を高め新たな宇宙利用分野を開拓する宇宙機刷新のための分野横断技術
航空機・将来宇宙輸送機への水素燃料の適用技術研究

支える研究

宇宙システム解析検証技術の研究
革新的将来宇宙輸送システム技術研究
システム技術研究
観測センサ研究
宇宙用部品の戦略的研究開発
宇宙活動の安全確保
宇宙活動拡大のための機構マテリアル基盤技術の高度化
ホールスラスタの競争力強化
大気突入・降下・着陸および回収（EDL&R）技術の研究
宇宙システムを進化させるパワーマネジメント

プロジェクト等

革新的衛星技術実証プログラム
1段再使用飛行実験（CALLISTO）プロジェクト
SOI-SOC MPU開発
宇宙太陽光発電システム（SSPS）の研究
商業デブリ除去実証（CRD2）
ISS搭載ライダー実証（MOLI）プリプロジェクト
小型技術刷新衛星研究開発プログラム
革新的将来宇宙輸送システム研究開発プログラム
官民共創推進系開発センター

革新的衛星技術実証プログラム
商業デブリ除去実証（CRD2）

研究開発部門パンフレット

（旧Twitter）

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商業デブリ除去実証（CRD2）