JAXA/NASA 1 2
研究開発部門の組織図 研究戦略部 研究推進部 角田管理課 S&MA 第一研究ユニット 部門長 軌道 航法 誘導 制御 通信 電源 電子部品領域等の主に 電気系技術を専門とするユニット 第二研究ユニット 熱 構造 機構 流体 空力 衛星推進 有人宇宙環境制御領域等の主に機械系技術を専門とするユニット 第三研究ユニット プログラム 数値シミュレーション 情報工学領域等の主にソフト系技術を専門とするユニット 第四研究ユニット 輸送系に関係する技術を専門とするユニット システム技術ユニット 革新的衛星技術実証グループ センサ研究グループ 所在地 筑波宇宙センターを中心に 調布地区 相模原地区 角田地区に展開 研究開発部門の研究 研究開発部門の研究は 大きく次のような方針に基づき構成されます 角田宇宙センター 筑波宇宙センター 調布航空宇宙センター 相模原キャンパス 1 将来を展望し 柱とする技術にJAXAが戦略的 組織横断的に取り組む研究を 先導する研究 と位置付け 研究開発部門が中核となってその研究を推進します 2 JAXAが進めるプロジェクトの課題解決を担い 我が国の宇宙航空産業の競争力に 不可欠な共通 基盤的な技術の強化に貢献する研究を 支える研究 として推進します 3 広く日本の優れた知恵や技術と連携することで宇宙利用の促進を図るための 宇宙実証機会を広く提供する研究開発活動を進めます これらを互いに密接に関連付けることで シナジー効果による 付加価値の高い成果を効率的に生み出します 3 4
先導する研究 宇宙輸送システムの 競争力強化 先導する研究 研究リーダ 研究リーダ 佐藤 寿晃 沖田 耕一 宇宙輸送システムについて 性能 信頼性 安全性の向上 低コスト化など各種の研 研究の ねらい 究を進めることで 我が国の自立的な打ち上げ能力の拡大 および打ち上げサービスの 国際競争力の強化に資することを目的としています 現行の基幹ロケットであるH-IIA/Bやイプシロン および開発を進めているH3やイ プシロン後 継 機に使 用される共 通 基 盤 技 術 ならびに我が 国が強みを有するLN G Liquefied Natural Gas 液化天然ガス 推進系や次世代に向けた再使用型宇宙輸 オール電化衛星時代の 通信衛星の競争力強化 研究リーダ 研究リーダ 鳩岡 恭志 艸分 宏昌 通信衛星の競争力強化においては コストへの影響が大きい衛星質量の減とトラン 研究の ねらい 送システムなどの研究を継続して行います スポンダ 電波中継機器 搭載数の増 の２つが鍵となります 従来の化学推進衛星は ペイロード比率 ペイロード質量/打上質量 が20%程度に 対し オール電化衛星は推進系を全てホールスラスタのみで実現し さらに電源の軽量 化 排熱技術の高度化することで 衛星質量増加を抑え ペイロード比率40%程度の実 現を目指します 加えて衛星運用の自動化も行うことで コストを低減し 競争力強化を図ります 研究の概要 研究の概要 1.研究の意義価値 1.研究の意義価値 宇宙開発利用を支える根幹となる宇宙輸送システムは 確実かつ低コストでの運用が重要です オール電化衛星は 従来の化学推進衛星で打上質量の半分程度を占める推薬量を大幅に低減でき 通信衛星の衛星の 宇宙輸送システムを保有する各国は絶え間ない改良を進めており さらに昨今では民間企業も独自に事業として参入し てきており より競争が激しくなっています 収益性に関係するトランスポンダ搭載数の増加 つまりペイロード比率の向上が可能です 欧米でも開発は進められているものの トランスポンダ搭載数増に伴う電源系の大容量化に対して 軽量化は十分に行 これらの状況に鑑み 宇宙基本計画に示される我が国の宇宙活動の自立性の確保 宇宙産業基盤の維持 強化につな がる共通基盤技術等にかかる各種の研究を進めることにより 将来の宇宙利用の拡大に資する宇宙輸送システムの革新 われておらず ペイロード比率は20% 30%程度に留まっているものと推定されます 本研究により 電気推進であるホールスラスタに加え 推進系に次いで質量が大きい電源 太陽電池パドル バッテリ を図ります 電力制御器 の軽量化等により ペイロード比率40%程度を達成し 通信衛星のトランスポンダ搭載性において欧米を上 ２.研究の目標 回り 我が国の衛星の競争力を向上させることを目指します ２.研究の目標 競争力強化をキーワードに 大きく次のサブテーマで研究を進めています ①システム ②推進 エンジン ③アビオニクス 電子機器 ④構造 ⑤LNG推進系 等 現行の基幹ロケットの課題解決 改良等に直接適用を目指しているもの 開発中のH3やイプシロンへの革新的な技術 の適用を目指しているもの さらに将来の抜本的な輸送系革新を目指しているものなど テーマにより目標は異なります が プロジェクトとの有機的な連携を取りながら研究を進めています 中でも H3の次の世代に向け さらなる低コスト化を図り競争力を確保する方策として 今まで使い捨てだったロケッ トの第１段の再使用化を目指したシステムを重点研究として取り組んでいます 1 ホールスラスタのみを用いた電気推進の実現 商用通信衛星の軌道上運用期間15年に対応する寿命の達成 2 デジタル制御技術により発熱集中を無くし 小型軽量化を図った電力制御器等による電源の質量効率50kg/kWの 達成 3 排熱能力の高い展開ラジエータ 75W /kg 40 と平板型ヒートパイプの高い実効熱伝導率 5000W/mK以上 による トランスポンダ搭載数増に伴う高発熱処理および高密度実装を実現 4 静止軌道/トランスファー軌道に対応できるGPS受信機 従来は 低軌道衛星のみ により 高高度軌道での高精度な オンボードリアルタイム軌道決定を実現し 軌道保持および 軌道変換運用を全自動化 通信事業者の測距局の不要 化と運用効率化につなげ コストダウンに貢献 5 バッテリのエネルギー高密度化 180Wh/kg以上 将来的には200Wh/kg以上 と薄膜太陽電池を用いた太陽電池 パドル の 軽 量 化 従 来の約1/3 に よる電 源の大 幅な 軽量化の実現 LE-9用噴射器試験 5 複合材ラティス構造の研究 c JAXA/IHI/IA ホールスラスタ BBM c JAXA/IHI/IA 薄膜太陽電池アレイシート 6
先導する研究 宇宙活動の安全確保 先導する研究 研究リーダ 宇宙探査技術の研究 大西 充 研究の ねらい 軌道上の宇宙ゴミ スペースデブリ またはデブリ は 年々増加の一途をたどってお り 将来的には人類の宇宙活動の妨げになると予想されます JAXAは 脅威となるデブリの除去 デブリを生まないクリーンな衛星 ロケット の実現 などを目指す クリーン スペースプログラムを 我が国の国際貢献策として提 唱すべく 政府 内外の関係機関との連携検討を進めるとともに その実現に向けた技 術の研究開発に取り組んでいます 研究の概要 日本が宇宙探査において持続的に世界の最先端であり また将来の月 火星への有 研究の ねらい 人探査などの国際協働探査ミッションにおいて主導的な地位を確保するためには そ の成功を支える探査技術の基盤強化が必要不可欠です 本研究では 日本の強みを伸ばし 近い将来の宇宙探査ミッションを先導するための 研究開発を行っています 1.研究の意義価値 1 我が国の安全保障 社会生活を支えるインフラとして定着した宇宙資産を保護するとともに 人類の宇宙開発活動の 長期持続的発展に貢献します 2 国際的課題である本問題に対する外交面での発言力を高めるとともに 産業面においては将来の規制ルールを先取 りすることで国際競争力の強化に資することを目指します 現在 各国の宇宙機関による国際協働で月や火星を探査する計画検討が進められており 日本もその中心メンバーと なって計画検討に参加しています また 日本独自の月探査計画や火星探査計画の検討も進められています 計画実現のためのキーとなる最先端の技術を獲得することは 科学技術立国として我が国が人類の活動領域拡大に貢 献するだけでなく 国際宇宙探査における我が国の地位や月 火星における資源利用の機会を獲得することにつながりま す また 未知の世界に挑戦し 世界初のトップサイエンス成果を持続的に発信することで 優れた研究者の育成にも貢献 ２.研究の目標 できます 他国の状況や国際宇宙探査の動向を踏まえて 国内の他の研究機関や民間企業とも連携しながら 戦略的に研究計画 1 国際標準 ルール化の検討 国際標準化の戦略的推進 ルール化が得意な欧 州等とも協力し 日本の保有技術や世界の動向を考慮しつつ2020年を目途に戦略的に国際 ルールの提案 策定 を設定し 実行することで 限りあるリソースを有効に使った効率的な研究が可能となります ２.研究の目標 2015年7月に 文部科学省のISS 国際宇宙探査小委員会が 宇宙探査新時代の幕開けと我が国の挑戦 と題した第 2 衛星 ロケットの非デブリ化技術の研究 デブリを生まないJAXA宇宙機 2次とりまとめ文書を公表しました その中で 重力天体着陸技術の獲得と月南極の探査活動を次の重要なステップとす るとともに ①重力天体着陸 離陸技術 ②重力天体探査技術 エネルギー 走行 作業) ③宇宙滞在技術 ④深宇宙補給 軌 道 寿 命 短 縮 制 御 落下技 術 技術の4分野が今後重点的に取り組む技術課題として識別されました ロケット上段 機 体の複合材化 一方 JAXA国際宇宙探査推進チームで整理した 日本の宇宙探査全体シナリオ では 我が国が進めるべき宇宙探査 推薬タンクの複合材化を実現し のシナリオを提案するとともに 上記の4分野を中心に技術ロードマップをまとめました 傷 害 性のある再 突 入 質 量の 最 本研究では その技術ロードマップをベースに 我が国の強みや特徴を生かしつつ 革新性や将来性なども踏まえて優先 小化 度をつけ 重点的に取り組むテーマとして以下の研究を進めています 1 重力天体着陸技術 3 デブリ除去技術の研究 脅威と 月の南極にも着陸可能な画像航法 障害物回避などの航法誘導 なるデブリの低コスト除去 技術の開発 自動ランデブ等 日本の技術蓄積 2 重力天体探査技術 エネルギー 走行 作業) を活用し 2020年代を目途に低コ デブリ除去衛星による大型デブリの捕獲 左 と導電性テザーによる除去 右 イメージ 月の南極探査に不可欠な広温度範囲対応の高密度リチウムイオ ン電池や 斜面走行に適したクローラ型走行機構の研究など 3 有人滞在技術 生命維持 環境制御技術 放射線防護技術 4 デブリ状況把握 防御技術の研 水補給が不要な空気 水再生技術の開発や深宇宙での過酷な放 究 JAXA宇宙機の被害防止 射線環境から宇宙飛行士を防護する技術 衝 突 回 避 運 用における軌 道 予 月着陸船 4 深宇宙ランデブ技術 測 精 度 向上 防 護 策の効率化 日本の得意な光センサ技術を応用した高感度3次元ライダーなど デブリモデルの精度向上等 からなる深宇宙航法センサパッケージの開発や安全でロバスト デブリ観測専用施設 7 佐藤 直樹 研究の概要 1.研究の意義価値 ストデブリ除去システムの実現 研究リーダ 衝突リスク評価ソフト 防御材の高速衝突試験 性の高い相対航法システムの開発 水探査ローバ 月南極探査ミッションの概念図 8
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革新的衛星技術実証プログラム 革新的衛星技術実証グループ長 香河 英史 本プログラムでは 民間企業 大学等による超小型の人工衛星を活用した新たな知見の獲得 蓄積 将来ミッション プ ロジェクトの創出 宇宙システムの基幹的部品や新規要素技術の軌道上実証実験などのための機会を提供しています 本プログラムは 宇宙基本計画上の 宇宙システムの基幹的部品等の安定供給に向けた環境整備 の一環として 超小 型の人工衛星を活用した基幹的部品や新規要素技術の軌道上実証を適時かつ安価に実施するものです 平成29年度を目標にイプシロンロケットを用いて機会を提供すること また 定期的に実証機会を提供することを目標に 活動をしています プログラムの概要 1.プログラムの目的 JAXAでは 宇宙基本計画を受け 以下の目的を実施しています 1 衛星のキー技術の宇宙実証により 宇宙分野を支える技術基盤 産業基盤の持続的な維持 発展 衛星産業の国際競 争力の獲得 強化につなげます 2 新規の民間企業等参入のため 定期的な相乗り打ち上げ機会の確保により 宇宙利用拡大を促進する これにより 新規参入する民間企業等との相互利用 連携が進み 新たなイノベーション創出につなげます 3 チャレンジングかつハイリスクな衛星技術 ミッションの開発 実証できる機会を確保することで 宇宙産業のベン チャービジネス促進や宇宙分野における より優秀な人材の育成を図ります ２.プログラムの目標 JAXAでは 本プログラムを通じて以下の目標を目指します 1 国や産業界の課題に対応しつつ 将来を先読みして 新たな利用を拓くミッショ 研究開発部門の最新情報をＨＰで発信しています ンや産業競争力のあるシステム サブシステムの創出につながる技術やアイデアの実 証を行います 2 リスクは高いが 日本の宇宙技術の発展と宇宙産業の国際競争力の確保に高い 研究開発 部門ホームページ 成果の期待される 革新的 な技術を優先的に取り上げ 実証を行います 革新実証衛星の構想図 21 イプシロンロケット ht tp://w w w.ard.jaxa.jp/ 複数の超小型衛星搭載イメージ例 22