民生部品実証衛星（ＳＥＲＶＩＳ）

平成１６年４月１９日

（財）無人宇宙実験システム研究開発機構

ＳＥＲＶＩＳプロジェクトマネジャ　

浜 一守

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プロジェクト発足時の背景

■２１世紀初頭、中低高度衛星市場急拡大の予測

■我が国衛星業界が国際市場参入を切望

■我が国衛星業界よりの搭載機器宇宙実証機会の要望

■ＭＩＬ規格リフォームによる高信頼性部品入手の先行き不安　　ＮＡＳＤＡ認定部品の供給縮小

■順調なＵＳＥＲＳバス開発による低コスト化標準バス開発への弾み

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中低高度商用衛星バスのリカーリングコスト

システム　　　　　衛星数　　衛星ﾄﾞﾗｲ重量　　リカーリングコスト（億円）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｋｇ）　　　　　　　　　　衛星　　　　　バス

イリジウム　　　　 ６６　　　　　６０７　　　　　　　　　５５　　　　　　２２

ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙｽﾀｰ　　　 ４８　　 　３４９　　　　　　　　　３２　　　　　　１３

プロテウス　　　共通バス　　300～500　　　　　　　－　　　　　　 １８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

注：為替レート１２０円／＄　　バス価格は衛星価格の４０％として計算

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中低高度周回衛星市場への参入条件

■低価格化が第一条件　・目標衛星バス価格：１５億円（ ５００～１０００Ｋｇ級、リカーリングコスト）

　・ライフサイクルコストの低減を実現　・信頼性の考え方を明確化

■納期確保　・ 量産化体制の整備（イリジウムは月産４機体制）

■顧客の機能・性能要求を満足　・高機能・高性能化（重量、電力、データ量、ペイロード比率等）　・自律・自動運用　・軌道上引渡し

■顧客への安心感・信頼感　・軌道上実証済み衛星・機器での提案　・類似システム・コンポーネントの打上げ実績（衛星機数）、軌道上稼働実績

　・衛星コンステレーション技術の修得　　　　　　　　　　　　　　

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衛星の低コスト化・短納期化技術

■部品技術　　　　　　　　　：高信頼性部品　→　ＣＰＵ、ＧＡ、メモリ等の　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　高機能民生部品の活用

■コンポーネント実装技術：プリント板実装　→　ＨＩＣ／ＭＣＭ化等のﾓｼﾞｭｰﾙ化

■機器構成　　　　　　　　　：機能別個別構成　→　統合化

■ハード／ソフト　　　　　　：ハードロジック処理　→　ソフト処理化

■衛星ｼｽﾃﾑｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ技術　　　　　　　　　　　　　　　 　：個別認定試験　→　初号機認定、後続機簡略試験化

■製造技術　　　　　　　　　：個別手作業　→　量産自動化生産、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＡＤ／ＣＡＭの採用　　　　　　

■試験技術　　　　　　　　　：個別試験　→　試験の自動化、データの一元管理

■追跡管制・運用技術　　 ：個別制御　→　自律化・自動化制御、衛星群管理

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民生部品選定の考え方

　民生部品製造メーカには、原則義務・責任を負わせない

　衛星機器メーカが、自らの責任で採用し、機器をインテグレートする

　ＣＰＵ、メモリ、ＧＡ等高機能半導体を最優先に使用

2%

1%

2%

8%

87%ＣＰＵ、メモリ、ＧＡ

その他

デジタルＩＣ

半導体

抵抗・ｺﾝﾃﾞﾝｻ

ＵＳＥＲＳ／ＳＥＭ電子部品費用構造（金額ベース）

ＵＳＥＲＳ／ＳＥＭ使用部品数

ＣＰＵ、メモリ、ＧＡ　　　　　 　　　２５０

デジタルＩＣ　　　　　　　　　　　　２５３０

半導体　　　　　　　　　　　 　　　６７２０

抵抗・ｺﾝﾃﾞﾝｻ　　　　　　　　　 １４６００

その他（セル、リレー等）　　 １３８００

合　　計　　　　　　　　　　　　　３７９００　

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ＳＥＲＶＩＳプロジェクトの狙い

■我が国の人工衛星バス・機器類の国際競争力強化　　この為には、人工衛星バス・機器類の低価格化が最重要課題

■我が国が得意とする民生部品・技術を機器類に採用し、　地上評価試験及び宇宙実証試験を実施

　■民生部品・民生技術を宇宙機器に適用する為の知的基盤構築　 　データベース

　　 　選定評価ガイドライン　　 　適用設計ガイドライン

■将来低コスト化バス開発のための技術蓄積

新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）からの委託により、ＵＳＥＦが推進しているプロジェクトである。

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商用化へ向けた衛星開発の流れ

実験装置

民生部品・技術

民間商用衛星自主開発 商用バス市場進出

USERS先進的バス機器開発

SERVIS実験装置開発 SERVIS

1,2号機による宇宙実証

地上試験

開発支援システム システム開発 運用 実用化

ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ市場進出

民生部品･民生技術適用設計ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ選定評価ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ

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ＳＥＲＶＩＳ衛星の開発とリカーリングコスト

１号機

２号機

ＵＳＥＲＳバスリカコスト４５億円

実験ミッション

ＳＥＲＶＩＳ衛星シリーズＳＥＲＶＩＳ衛星シリーズ

ＵＳＥＲＳ

開発衛星機数

目標バスコスト１５億円

目標バスコスト１５億円

バ　　　　

ス

実験ミッション

実験ミッション

自主開発衛星バス

衛　

星　

コ　

ス　

ト

開発衛星（初号機）　　　　　　　リカーリング１号機　　　　　　　　リカーリング２号機　　　（リカ生産機数）　

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宇宙実証民生部品数及び主要特性比較

１．宇宙実証される民生部品の品種数

USERS SERVIS-1 SERVIS-2

１５品種 ４０品種 ６４品種

２．主要部品の特性比較

宇宙用 USERS SERVIS-1 SERVIS-2

CPU 16bit(8MHz) 32bit(25MHz) 32bit(100MHz) 64bit(33MHz)

SRAM 4Mbit 4Mbit 4Mbit 8Mbit

DRAM 64Mbit - 256Mbit 512Mbit

FPGA 32,000Gate

(ｱﾝﾁﾌｭｰｽﾞ型)

- 31,000Gate

(SRAM型)

257,000Gate

(SRAM型)

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民生部品地上評価試験実績

1999 2000 2001 2002 2003

CPU 5 2 4 1 0 12

DSP 1 0 1 0 0 2

SRAM 4 11 5 0 1 21

SOI-SRAM 3 1 4 0 2 10

DRAM 1 10 1 1 3 16

PROM 0 2 0 0 0 2

EEPROM 2 0 1 0 0 3

Flash Memory 0 0 3 0 1 4

Gate Array 3 1 7 1 2 14

Digital IC 4 3 21 8 2 38

Digital IC (SOI) 2 0 2 0 0 4

Analog IC 5 9 20 2 1 37

Optical 2 1 1 0 0 4

SOI 0 2 0 0 0 2

Others 5 8 11 1 1 26

Total 37 50 81 14 13 195

Total

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射場へ出荷直前のＳＥＲＶＩＳ－１

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ＳＥＲＶＩＳ－１主要諸元(1/2)

• 打上げ年度　　 ：平成15年10月30日

• 打上げロケット ：ROCKOT（ロシア　Plesetsk射場）

• 運用軌道　　 　 ：高度約1000km、傾斜角約99.5°（太陽同期軌道）

• 打上げ重量 　：840kg

• 軌道上寸法 　：高さ：約2.5m、長さ：約10.2m（パドル先端間）

• 発生電力　　　　：1300W以上（太陽指向/EOL）

• 宇宙機制御 　　：宇宙機制御系による統合制御

• 姿勢制御　　　 ：ゼロモーメンタム方式３軸姿勢制御（太陽／地球指向）

• 電源系　　　　 　：50Vフローティングバス

• データ処理　　 ：CCSDS準拠パケット方式

• 通信系　　　　 　：コマンド4000bps、テレメトリ2kbps/256kbps

• 推進系　　　 　　：ヒドラジン１液式（１Nスラスタ）

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ＳＥＲＶＩＳ－１主要諸元(2/2)

• 実験ペイロード　 ：実験機器、環境計測装置、部品単体試験装置

　　　　　　　　　　 　　　 ：重量　300kg以上

　　　　　　　　　　 ：電力　500W以上

　　　　　　　　　　 ：データレート　2400bps以上

　　　　　　　　　　 ：ペイロードユニット及びバス構体への搭載

• 運用期間　　　　 ：2年間（目標設計寿命：5年）

• 運用管制センター ：USEF運用管制センター（USOC、東京）

• 地球局　　　　　 ：ＪＡＸＡ局新ＧＮ

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ＳＥＲＶＩＳ－１搭載実験ペイロード

No. 名 称 略称 概 要

1 ベーン式推薬タンクシステム VTS 低価格推薬排出機構を有する推薬タンク

2 統合航法センサシステム INU GPS受信機、恒星センサを統合

3 統合電力制御装置 PCDS ピーク電力追尾、バス電圧制御、バッテリ充電制御機能を統合

4 次世代パドル駆動装置 APDM グリース（民生）潤滑技術採用等による駆動機構

5 無調整化TTCトランスポンダ ATTC MMIC化、デジタル化によるマイクロ波回路の無調整化

6 オンボードコンピュータ OBC MCM実装技術等による汎用的ＯＢＣ

7 ｽﾀｰｾﾝｻ統合型衛星制御装置 SIS スターセンサによる姿勢・軌道制御及びデータ処理

8 リチウムイオンバッテリシステム LIB 民生用セル使用のコバルト系電極リチウムイオン電池システム

9 光ファイバジャイロ慣性基準装置 FOIRU 光ファイバを用いた角速度検出器による慣性基準装置

10 環境計測装置 EMSS 宇宙の放射線環境を計測する装置

11 部品単体試験装置 CPT 民生部品を単体で宇宙実証試験する装置

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ＳＥＲＶＩＳ衛星を使った宇宙実証の意義

■放射線、真空、熱等の複合環境下での挙動把握

■複合放射線環境下での挙動把握　　地上試験は放射線源が単一で一方向照射　　　 トータルドーズ効果：コバルト６０ガンマ線　　　 シングルイベント効果：サイクロトロン等による粒子加速器

　　宇宙環境は、陽子線、電子線、各種重粒子イオンが全方向から作用する

■地上試験は宇宙環境と比べ、１０３～１０５倍の加速試験　　　　

地上試験は過酷過ぎる？差異の把握が重要　　　　　　　　

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ＲＯＣＫＯＴの概要

フェアリング

３段目ロケット

１段目ロケット

２段目ロケット

打上げ時重量 １０７トン

全長 ２９ｍ

外径 ２．５ｍ

段数 ３段

推進薬 　　　　　　　Ｎ２Ｏ４、　　　　　　　　　　　　ＵＤＭＨ（非対称ｼﾞﾒﾁﾙﾋﾄﾞﾗｼﾞﾝ）

衛星打上げ能力 約１．９トン/２００ｋｍ　　　　　　　　　　　　　　傾斜角６３度

１，２段目ロケットはＳＳ－１９型ＩＣＢＭの構成品

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ＳＥＲＶＩＳ－１打上げロケット（ROCKOT）/射場

モスクワ北方約800km

18

フェアリング組み付け作業

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ＳＥＲＶＩＳ－１の打上げ

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ＳＥＲＶＩＳ－１投入軌道パラメータ

項目 要求値 実測値 許容値

要求値 実測値

軌道高度

（平均）

1000 km 997.1 km ± 15 km

軌道傾斜角 99.52 度 99.522 度 ± 0.05度 +0.002 度

< 0.0025

- 2.9 km

離心率 0 0.00115 0.00115

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ＳＥＲＶＩＳ－１打上げ・運用状況

■ 9月 9日：機材輸送開始

■ 9月15日：射場作業開始

■10月30日：午後10時43分打ち上げ（日本時間）

■11月23日：初期チェックアウト完了

■11月26日：軌道上実験（定常運用）開始

　現在衛星は順調に飛翔しており、軌道上運用を行っている。

　ベーン式推薬タンクシステムの全実験は12月末に完了。

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ＳＥＲＶＩＳ－２の概要

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■打上げ年度：　２００６（Ｈ１８）年度

■打上げロケット：ＧＸロケット（予定）

■軌道高度：１２００Ｋｍ、 軌道傾斜角　１００．４度（太陽同期軌道）

■衛星重量：約８５０Ｋｇ

■運用期間：１年間

■運用：　ＵＳＯＣ

■ＳＥＲＶＩＳ－１搭載実験機器をバス化

　・スターセンサ統合型衛星制御装置（ＳＩＳ）

　・無調整化トランスポンダ（ＡＴＴＣ）

　・リチウムイオンバッテリシステム（ＬＩＢ）

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ＳＥＲＶＩＳ－２搭載実験ペイロード

No. 名 称 略称 概 要

1 リチウムイオン電池実験システム ＬＩＢＡ 自動車用電子技術を用いたＭｎ系Ｌｉイオン電池システム

2 ﾃﾞｰﾀﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ装置 ＡＤＭＳ自動車用電子技術、自律分散ｼｽﾃﾑ技術をﾍﾞｰｽとして、ｼｽﾃﾑ管理などの信号処理に対応できる分散型ｺﾝﾋﾟｭｰﾀｼｽﾃﾑ

3 自律ﾌｫｰﾙﾄﾄﾚﾗﾝﾄ計算機 CRAFT先進的な民生部品・技術を用い、独自の耐故障性ｼｽﾃﾑを組み込んだ64ﾋﾞｯﾄ計算機ｼｽﾃﾑ

4 ﾘﾓｰﾄﾀｰﾐﾅﾙ実験装置 PPRTUﾃﾞｰﾀﾊﾞｽ関連の先端的な民生部品・技術を使用したﾌﾟﾗｸﾞｱﾝﾄﾞﾌﾟﾚｲ型のﾘﾓｰﾄﾀｰﾐﾅﾙﾕﾆｯﾄ

5 高性能ﾃﾞｰﾀ圧縮装置 HPDC 民生ﾃﾞｰﾀ圧縮技術を用いた高速・高精度なﾃﾞｰﾀ圧縮装置

6 先進測位実験装置 ＡＰＥGPS測位誤差の内、GPS衛星位置誤差をSERVIS-2衛星を用いて実時間で推定し、GPS測位精度向上を図る実験ｼｽﾃﾑ

7 先進衛星構体実験装置 ASM電子機器、計装系を構体ﾊﾟﾈﾙに組み込み、実装効率を向上させた低価格構体ﾊﾟﾈﾙｼｽﾃﾑ

8 磁気軸受けホイール実験装置 MBW 磁気軸受けを使用した低擾乱ホイール実験装置

9 環境計測装置 EMSS 宇宙の放射線環境を計測する装置

10 部品単体試験装置 CPT 民生部品を単体で宇宙実証試験する装置

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低コスト化標準バス開発の流れ

　　　　　　　　　　　　　　　　　ＵＳＥＲＳ　　　ＳＥＲＶＩＳ－１　　ＳＥＲＶＩＳ－２　　将来標準バス

統合化宇宙機制御系

姿勢センサ

電源系

通信系

推進系

実験ミッション 　 ＡＳ３

ＤＦＳＧ他

ＳＩＳＬＩＢＡＴＴＣＩＮＵＶＴＳ他

フローティングバス化

ソフト

オプション　

ＣＲＡＦＴＬＩＢＡ

ＡＰＥ

他

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開発支援システムによる効率化

■衛星の開発にはシステム、サブシステムなど多くの企業が関与

■企業間をインターネットで結び、電子的なデータを共有することに

　 よる開発の効率化を推進

■機器インタフェース情報を従来の図面でなく、３次元CADデータを

　 直接交換する

■スケジュール、設計基準書、インタフェース管理仕様書など同一の

　　データベースを共有。設計過誤をなくし、時間短縮を実現

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開発支援システムの構成

凡例

プロジェクト導入設備

各社負担又は既存設備

開発支援システム開発支援システム

開発支援データベースシステム

開発支援データベースシステム

設計・解析システム

設計・解析システム

宇宙機インテグレータ宇宙機インテグレータ

解析ﾃﾞｰﾀ

三次元CADDB

… 3DCAD

ﾃﾚｺﾏ情報

部品情報

P/J管理DB

USEFUSEF

F/W

PC

社内DB

…PC PC

F/W

インターネット

各社DBF/W

…

サブシステムサブシステム//部品メーカ部品メーカ

PC PC

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ドキュメントドキュメント スケジュールスケジュール

データベースデータベース図面情報図面情報

部品情報部品情報

リソース情報リソース情報

三次元モデル三次元モデル

ICDICD

テレメトリ／コマンド情報テレメトリ／コマンド情報

アクションアクションアイテムアイテム

議事録議事録etcetc

部品情報部品情報

不具合情報不具合情報

InternetInternetVPNVPN

開発支援システム　データベース

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ＳＥＲＶＩＳプロジェクトの成果（今日まで）

■知的技術基盤の確立　適用設計ガイドライン（案）作成　選定評価ガイドライン（案）作成　データベース蓄積中

■実証衛星１号機による宇宙実証データの蓄積　 １号機搭載の実験機器を２号機バス機器として採用（３機器）

■民生部品の放射線耐性予測（継続中）

■機器の信頼性の考え方の整理（継続中）

■開発支援システムによる実証衛星開発の効率化

■実証衛星試験の自動化の促進（継続中）

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中低高度商用衛星バス構築に向け

■中低高度衛星のミッション　・通信、地球観測・災害監視、科学観測、微小重力実験、査察等　・太陽同期軌道衛星が２／３　・衛星重量：数百Ｋｇ～数ｔｏｎ　　■多様なミッションに柔軟に対応できるシステム構築が必要　　マイナーチェンジでミッションに対応できることが重要　　　・太陽電池パドル：発生電力、回転機構、キャント　　　・推進系：推薬量、軌道制御　　　・姿勢制御アクチュエータ：ＭＴＱ、ＲＷ、スラスタ　　　・センサ：ＳＳ、ＥＳＡ、ＩＲＵ、ＳＴＡＲ、ＧＰＳＲ

■ＳＥＲＶＩＳ－１、２の開発を通し、標準バス構築技術蓄積　　世界市場に売れる衛星バス構築を目指している