National Space Policy US宇宙安全保障構想 日本 宇宙空間のエネルギー確保宇宙太陽光（マイクロ波）において投資可能性のある領域は？宇宙太陽光（レーザー波）において投資可能性のある領域は？月面の生活エネルギー
- US、中国が先行
National Space Policy US
2020（10年ぶりの見直し）
- SPD-1: アメリカの有人宇宙探査プログラムの再活性化 (archives.gov) SPD-2: 宇宙の商業利用に関する規制の合理化 SPD-3: 国家宇宙交通管理政策 SPD-4: 米国宇宙軍の設立 (archives.gov) SPD-5: 宇宙システムのサイバーセキュリティ原則 SPD-6: 宇宙原子力と推進に関する国家戦略 SPD-7: 米国の宇宙ベースの測位、ナビゲーション、およびタイミングに関する政策
2023/9:見直し
- 人工衛星の保護 policy
- 中国の脅威への対応：
- ISR衛星は世界の半分の数を保有
- 衛星へのレーザー攻撃装置
- 新規予算要求
- ミサイル検知・防衛 $5B
- 宇宙空間での脅威検知のための深宇宙レーダー $480
- 宇宙物体の探知・特性評価 $130
- 起源に関係なく敵対的利用から守るため
宇宙安全保障構想 日本
2023
４．第１のアプローチ：安全保障のための宇宙システム利用の抜本的拡大 ............. 7
（１）宇宙からの広域・高頻度・高精度な情報収集態勢の確立（情報収集） .................7
（２）宇宙システムによるミサイル脅威への対応（ミサイル防衛） .........................8
（３）重層的かつ耐傍受性・耐妨害性の高い衛星情報通信態勢の確立（情報通信） ...........8
（４）衛星測位機能の強化（衛星測位） .................................................8
（５）大規模かつ柔軟な宇宙輸送態勢の確立（宇宙輸送） .................................9
５．第２のアプローチ：宇宙空間の安全かつ安定的な利用の確保 ..................... 9
（１）宇宙領域把握等の充実・強化（宇宙領域把握等） ...................................9
（２）軌道上サービスを活用した衛星のライフサイクル管理 ...............................9
（３）不測の事態における政府の意思決定・対応 ........................................ 10
（４）宇宙空間における国際的な規範・ルール作りへの主体的な貢献 ...................... 10
宇宙空間のエネルギー確保
宇宙のエネルギー領域で投資すべき技術はなにか？
- どんな技術が必要になるのか？
- 何に対して補給するのか？
- 衛星・ロケット・月での生活
- 地球
- どんなエネルギーをどうやって補給するのか？
- エネルギーの種類
- 太陽光・原子力
- 転送方法
- 太陽光：レーザー・マイクロ波
- レーザー：小型化可能・安全性に懸念
- マイクロ波：天気悪くてもOK・小型化が課題
- 太陽光水素生成
- 原子力：？
- 今後10年で有用と思われている技術はバリューチェーンそれぞれでなにか？：政府資料
- ↓
宇宙太陽光（マイクロ波）において投資可能性のある領域は？
keypoint
- 宇宙輸送の低コスト化が一気に起こったため、発電に係るコストも減少し再度注目されている
- 電力変換過程において電力増幅器が必要だが、宇宙で使用できる素材が限定的であり非常に古い技術が使われていて、小型化のボトルネックになっている
- 何が代替案か
- 地球の再エネ・エネルギー全般
- どのようなバリューチェーンがあるか
- 発振器でマイクロ波の信号を生成
- 半導体で増幅
- 送電
- 受電装置で電力に変換
- どのような課題があるか：Nasa実証実験JAXASSPS
- 高価：最低12倍ほど地球のエネルギーより高価
- 方法：
- 打ち上げコスト・静止軌道までの移動コストを下げる
- 機器寿命を10→15年に伸ばす
- ← 近年の変化
- 伝送技術：アンテナがブレるため方向を電子制御する必要がある
- 距離を伸ばして精度確認中
- 研究室
- 本間幸洋：長距離伝送実証実験
- ← leapの余地がなさそう
- 送電・受電効率：現状44%→60%が目指される：経産省
- 太陽→電気
- ← すでに高効率
- 電気→マイクロ波
- ← スマートフォンで先行
- マイクロ波→増幅マイクロ波
- ← 真空管をまだ使っていてデカい
- 江口 正徳
- 嘉数 誠（JAXAと共同研究しているダイヤモンド半導体）
- マイクロ波→電流
- ← 政府資料で特に触れられない
- 研究室：
- 今から投資すべき技術はなにか
宇宙太陽光（レーザー波）において投資可能性のある領域は？
Keypoint
- 宇宙輸送の低コスト化が一気に起こったため、発電に係るコストも減少し再度注目されている
- マイクロ波に比べ小型化が可能、ただし雲があると伝送不可
- 小型化・研究開発余地があり民間プレイヤーが多い
- どのような考え方があるか？
- 2種類の方法があるが研究の中心は
- 太陽光励起レーザー（Solar-Pumped Laser:SPL）
- 高変換効率
- 半導体を使わず低コスト
- 用途が広い
- （2）月面でレーザー加工に利用
- （3）「マグネシウム循環型社会」を支える用途（on地球）
- 太陽光発電システムを使う方法
- レーザーポインターみたいな感じで、電力に変えてからレーザーに変換
- SPL仕組み：【太陽光励起レーザーとそのエネルギー応用】
- 太陽光を集光し、レーザー媒質によって1波長の光に変換する
- そのレーザーを地上の太陽光電池で受け取る
- 電力に変換
- どのような課題があるか？：【太陽光励起レーザーとそのエネルギー応用】
- 変換効率の低さ：現状5%→40%を目指す
- レーザー媒質
- 太陽光のうち、レーザー媒質に吸収されない波長の光が多すぎる
- 太陽光のうち波長が1064nmより短い光をすべて利用可能という理想的なレーザー媒質が開発されれば、変換効率は理論上40%になる
- ! 多くの波長を吸収できるレーザー媒質
- ← ただし、地道
- 擾乱に耐える強いレーザー
- 媒質コストの高さ
- 1本100万円近く
- とはいえでかそう
- 受電パネル
- 単色光太陽電池
- 60%以上の効率になり、現状の太陽光パネルより良い
- ビームの強度分布が不均一でも発電量が低下しない太陽光パネル
- 水素変換
- 1.光触媒の利用
- 2.レーザー加熱
- 3.電気への変換と電気分解
- ←今の技術でも実現できている
- 何が必要なのか？
- レーザー変換効率・水素変換効率
- ← 仮説：とはいえ、宇宙空間でならレーザー変換効率がそこまで問題ないのでは
- どのような技術に投資すべきか？
- 小型化・40%の変換効率・量産でやすくなる？
- 主にどういうプレイヤーがいるか？
- 全体：
- NTT
- JAXA w/財団法人レーザー技術総合研究所
- 研究室
- 変換効率
- 矢部氏、そして、現在は東京工科大学 工学部機械工学科 准教授の大久保友雅氏
- 水素
- メモ
月面の生活エネルギー
- 課題：電力を貯められない
- 月面で最も日照割合が少ない地域では、14日間の昼と14日間の夜が繰り返し訪れます。車両内で人が生活するための電力については、太陽が出ている昼の間は太陽光発電で発電し、居住スペースに電力を供給できますが、太陽が出ない夜の間は、別の方法で電力を確保する必要があります。蓄電池を月面に持ち込み、太陽光発電で作った電気をためておく、という方法もありますが、そのために必要な大量の蓄電池を地球から月へ持ち込むには輸送コストがかかりすぎるという問題があります。
- → 水素・原子力の検討
- → 太陽光を月面に送る研究があるか（月面において発電するほうが筋が良いのでは？）：JAXAヒヤリング
- “今は” 重量があるものを月面に落とす難易度が高い
- 月面生活できるまでにはできると思うが、それまでに太陽光発電衛星が必要になる可能性もある（特にgatewayに対して？）
- ただしメインは月面・マイクロ波送電
- 宇宙から給電できたら良さそう。どちらにしろローバーや受電システムを置くなら
- 今は規格を整えている最中？？
- →ユースケースと必要技術について調べてみる
