Beyond 5Gに向け小型衛星の通信速度の大幅向上へ
株式会社アクセルスペース(以下、アクセルスペース)と国立大学法人東京工業大学科学技術創成研究院未来産業技術研究所の白根篤史准教授、同工学院電気電子系の岡田健一教授、戸村崇助教は2023年2月20日、低軌道通信衛星コンステレーションに向けた耐放射線Ka帯無線機の開発に成功したと発表しました。この研究成果は、3月に米国で開催される「Satellite 2023」で展示される予定です。
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本研究の社会的背景
近年Beyond 5G時代に向けた低軌道衛星コンステレーションの研究開発及びサービス化が急速に進んでおり、人工衛星に搭載する無線機にも高速通信が可能で、宇宙における過酷な環境に耐えうる衛星搭載用の高速通信可能な無線機の需要が高まっていました。しかし、現在の光通信機や通信衛星用の高速通信が可能な無線通信機は数トン級衛星を念頭に置いた高出力・高消費電力なものが多く、安価にコンステレーションを構築することに有力な100kg級衛星への搭載が困難と考えられていました。
アクセルスペースでは受託研究「Beyond 5G次世代小型衛星コンステレーション向け電波・光ハイブリッド通信技術の研究開発」を進めており、電波・光ハイブリッド通信衛星コンステレーションネットワーク構築を目指しています。電波・光ハイブリッド通信では、光通信の精密な姿勢制御を妨げず、光通信に匹敵する高速通信という相反する要求を達成する必要があります。アクセルスペースと東京工業大学との共同研究ではこれを達成するキー技術として、Ka帯フェーズドアレイ無線機及び広帯域Ka帯通信機の研究開発が行われていました。
宇宙空間における放射線環境耐性の高い無線機の開発
放射線環境が厳しい宇宙空間では、電子部品には放射線による劣化が起こります。人工衛星の内側と外側では放射線を受ける量が異なり、外側に配置された電子部品が、内側に配置された電子部品より劣化度が高くなる傾向にあります。また、宇宙空間に打上げた後は、現時点での劣化度合いや劣化箇所についての情報を的確に把握ことが難しく、設計段階で軌道寿命から計算した電子部品の劣化量を考慮し、劣化が最大の状況でもシステムとして機能喪失しないように設計することが求められています。
アクセルスペースによると、今回の研究で新たに開発されたフェーズドアレイICは、IC自体に劣化量を測定する放射線センサが内蔵されており、本ICを利用して無線機を構成することで、アレイ上のあらゆる位置での放射線劣化量を検出することができるということです。これにより、無線機性能の劣化を補正するようにパラメータを再調整し、フェーズドアレイ無線機全体の性能悪化を避けることが可能となり、耐放射線通信システムを開発できます。
同社は今後も東京工業大学との共同研究を継続する計画で、これまでの研究成果を生かした送信向けのフェーズドアレイ無線機の開発も進めています。数年以内には、本研究成果である受信フェーズドアレイ無線機と送信系フェーズドアレイ無線機、アクセルスペースで開発中の広帯域Ka帯送受信機を統合した、高放射線耐性・省電力なKaバンド通信サブシステムを搭載した実証小型衛星の打上げが予定されています。
株式会社アクセルスペースについて
所在地：東京都中央区日本橋本町三丁目3番3号 Clipニホンバシビル
代表者：代表取締役 中村 友哉（なかむら ゆうや）
設立：2008年8月8日
資本金等の額：7,122百万円（資本準備金を含む）
主な事業内容：小型衛星による地球観測事業、小型衛星等を活用したソリューションの提案、小型衛星及び関連コンポーネントの設計及び製造、小型衛星の打上げアレンジメント及び運用支援・受託
URL：https://www.axelspace.com/ja/
