衛星間光通信の実⽤化が近づいてきているが、地上衛星間光通信においては天候や⼤気ゆらぎが光通信性能の妨げとなり、実⽤化にまでは⾄っていない。そのため、⼤気ゆらぎや天候の影響をうけにくい新規波⻑の開拓が求められている。本提案では、衛星への搭載に向けた⻑波⻑系光通信システムの実現に向けて、⻑波⻑系光通信端末の開発及び製造、システム開発や実証までの計画、オールジャパンの連携体制に関わるフィージビリティスタディを実施する。本フィージビリティスタディは、⻑波⻑系光通信端末の通信システム設計の項⽬を中心に、海外市場参⼊に向けて関連する国内外の動向調査の結果に基づき⽇本としての勝ち筋を見出した上で、システム設計検討により⻑波⻑系光通信端末の仕様を固めていくとともに、将来のサービス化の道筋を検討する。これにより、⻑波⻑系光通信端末の海外市場参⼊に向けた⽇本としての勝ち筋を見出し、取り組むべき技術開発課題を明確化していく。なお、本フィージビリティスタディで、通信速度の⾼速化をどこまで実現できるかを検討していく。
衛星サプライチェーン構築のため、国産化が望まれる宇宙用FPGAの開発を行う。
・耐放射線性ロジック回路を有している既開発の65nmFPGAをベースに、民生用としての競争力を確保すべく低消費電力性を確保した上で、周辺回路の耐放射線性向上技術の開発
・宇宙用として十分な信頼性を確保するための信頼性向上回路技術及びテスト技術の開発
・国内宇宙機器メーカーの意見を反映した上で、海外市場で販売することにも考慮して、既存の宇宙用FPGAとの必要十分な互換性を取る為の回路の開発
・本開発FPGAにユーザーアプリケーションをマッピングするための設計ツールの開発
・本開発FPGAをユーザーが使いやすくするための高位合成設計ツールの開発
・AIを本開発FPGAチップ上に実装することを容易にする為の設計ツールの開発
・宇宙用で小型・軽量・ローコストなフリップチップ有機パッケージの開発
米国、欧州及び中国では、地球観測や通信用に衛星搭載用展開アンテナを量産化し、そのキーコンポーネントである金属メッシュも自国調達をしている。
従来の金属メッシュは金メッキモリブデン線から構成されており、高コストかつレアメタル依存による調達リスクが課題となっていた。
太陽金網株式会社は、これらの解決を目指し、2021年に国産のジルコニウム銅線を用いた金属メッシュを製品化し、国内外の需要家に販売実績を上げてきた。
本事業では、更なる競争力強化に向けて、新たに国産のベリリウム銅線を用いた金属メッシュの開発・製品化に取り組み、更なる低コスト化と大面積化を目指す。
これにより、衛星搭載用展開アンテナ向け基幹部品の国産化と安定供給体制の強化と、拡大する国内外市場の需要の更なる開拓を目指す。
既存の宇宙用太陽電池には、放射線環境下での性能低下、高コスト、希少金属の使用、製造期間や供給量の制約といった課題がある。これらの解決に向け、当社は地上用で培ったCIGS太陽電池技術を基盤に、宇宙用電源としての実用化を目指した技術開発を進めている。
当社が開発する宇宙用CIGS太陽電池は、放射線耐性による長寿命化、希少金属使用量の低減に加え、独自の製造技術を活用した生産性、供給安定性、価格競争力で優位性が発揮できる。本事業では、性能と量産性の両立を図るプロセス開発を推進し、事業期間で構築するベンチプラントにおいて量産化の基礎を確立する。宇宙用途に適した低コスト・高信頼性の電源技術として実証を進め、開発終了後にはこの成果を基盤に商業プラントを建設、市場投入を計画。国産宇宙電源技術のサプライチェーン強化、宇宙太陽光発電分野への展開を通じて我が国宇宙産業の競争力向上に貢献する。
衛星サプライチェーンに係る主要な課題として、「宇宙環境試験の課題」及び「COTS部品の利用促進」が挙げられる。「宇宙環境試験」に関しては国内企業においても衛星コンステレーションを構築する動きから、年間の衛星生産機数は今後増加が見込まれる。そのような状況において、国内の環境試験実施状況(設備状況・運用状況・使用企業数)と各企業・団体のニーズに対する環境試験設備の充足状況等が把握できていない課題がある。「COTS部品の利用促進」に関しては、海外ではCOTS部品の利用促進が進み産業の成長が加速する一方で、日本においては、優れた電⼦部品産業を自国で持ちながら、宇宙産業にてそのメリットを生かしきれず、必ずしも利用が進んでいないという課題がある。本事業においてはこれら課題に対する検討・FSを行うことで、衛星サプライチェーン強靭化に資するガイドライン等の提言をまとめることを目的とする。
我が国の衛星サプライチェーンの競争力強化に向け、衛星のアーキテクチャ標準化及び開発プロセスの標準化・効率化の基本方針を確立させることを目的に、DX（デジタルトランスフォーメーション）の視点を踏まえた標準化及び開発プロセス改革の実現可能性 に係る調査・検討を行う。アーキテクチャの標準化に係る検討としては、システム、サブシステム、機器レベルのそれぞれにおける標準アーキテクチャの規定、ソフトウェアやAPIの標準化等について実現可能性を検討する。また、開発プロセスの標準化・効率化に係る検討として、モデルベース開発等の開発プロセスの効率化、開発フェーズを一貫したデータ連携等をサポートするデータベース基盤の構築に加え、AIや3Dプリンタ等の先端技術を活用した開発プロセスの効率化・省力化等の実現可能性について検討を行う。加えて、非宇宙分野における先進事例及び標準化ニーズの調査を行い、上記の検討材料とする。
宇宙用太陽電池セル及びその保護用ガラス(カバーガラス)は、現在大部分を欧州・米国からの供給に頼っている。また、低軌道衛星コンステレーション等による需要増のため世界的に供給不足の状態であり、価格高騰・長納期化が課題となっている。この課題を解決するため「低コスト」で「量産性」に優れた太陽電池セル及びカバーガラスを開発し、競争力のある国産サプライチェーンを構築する。また、それらを搭載した太陽電池アレイ及びその量産技術の開発により実用化を図ることで、我が国の宇宙産業の国際的競争力向上を目指す。
太陽電池セルは、競争力の高いCIGS（Cu、In、Ga、Se）セル、ペロブスカイト材料に着目。またカバーガラスは、民生用ガラスの活用に加えて高出力レーザー照射に対する抗たん性の強化に着目。両者を実装した太陽電池アレイの認定試験を実施することで、宇宙用太陽電池アレイとしての実用化を目指す。
宇宙用太陽電池セル及びその保護用ガラス(カバーガラス)は、現在大部分を欧州・米国からの供給に頼っている。また、低軌道衛星コンステレーション等による需要増のため世界的に供給不足の状態であり、価格高騰・長納期化が課題となっている。この課題を解決するため「低コスト」で「量産性」に優れた太陽電池セル及びカバーガラスを開発し、競争力のある国産サプライチェーンを構築する。また、それらを搭載した太陽電池アレイ及びその量産技術の開発により実用化を図ることで、我が国の宇宙産業の国際的競争力向上を目指す。
委託開発で実用化する国産太陽電池セルを搭載した太陽電池アレイに先駆けて、現在の衛星用太陽電池の主流である海外製太陽電池を搭載した太陽電池アレイの量産化開発を補助事業として実施して量産化の基礎を確立、実機生産を通した経験知・実績の蓄積後、国産太陽電池を搭載した太陽電池アレイの量産化を行う。
株式会社ジーエス・ユアサテクノロジーでは、大幅なエネルギー密度の向上を狙った第5世代宇宙用リチウムイオン電池の研究開発に取り組んでいる。この開発に成功すれば低軌道運用時の利用可能容量(Whr)が最大約2倍となり、さらに7年もの長期間の運用を可能とする。そして、本課題は、製造技術を駆使してコンステレーションプログラムの大規模な数量の需要に対しても宇宙用の高い信頼性・性能を確保しつつ、低価格および短納期を実現する第5世代電池の量産体制の構築を達成することである。また、高エネルギー密度化された電池の安全性の知見を獲得して、ユーザーのバッテリ開発期間の短縮に貢献する。さらに、寿命モデルを構築して運用期間中の充放電容量をはじめとした各種情報の予測を可能にし、ミッションに応じて最適な電池の利用方法をユーザーが検討できるようにする。
宇宙用薄膜太陽電池シートは、現状、顧客ごとに異なる設計のため、非自動化工程で製造されており、製造コストが高くなるだけでなく、大量生産が困難であるといった課題がある。本技術開発では、様々なサイズの国内衛星への搭載に適合する薄膜太陽電池シートの標準化設計（太陽電池の配列数やサイズ）を検討し、シート製造工程の自動化技術を開発する。シート製造工程における配線・封止の材料（宇宙環境での使用実績を有し、調達が容易な材料）の選定や宇宙環境での長期信頼性が確保できる製造方法を検討し、シート製造自動化装置の設計および立上げ、製造したシートの開発確認試験（可能なら宇宙実証まで）を実施する。製造工程自動化によるシートの低コスト化と約100kW/年程度の量産に対応する製造工程の構築を目指す。さらに、開発した太陽電池シートについて、国内衛星メーカーでの衛星への取り付け方法の標準工程を開発し提案する。
