Space & Bean社の遮蔽技術で小型衛星を保護

放射とは、電磁波または高速粒子の形態で放出されるエネルギーの流れです。可視光などの放射線は日常生活の一部ですが、宇宙放射線は航空宇宙分野固有の課題となっています。

NASAは、「宇宙放射線は、星間空間で原子が加速して光速に近づくにつれて電子が剥ぎ取られた原子で構成されています。最終的には、原子の核のみが残ります」と説明しています。この放射線は、人工衛星の外部を貫通して内部の電子部品まで到達するため、衛星が完全に故障する可能性を含め、即時的かつ累積的な影響を及ぼします。

この長年にわたる課題は、今後さらに深刻化する恐れもあります。Space & Bean社の創業者兼CEOであるKyung Ryeung Min氏は、次のように述べています。「近年の小型衛星市場の急速な成長により、コスト削減の観点から商用オフザシェルフ（COTS: Commercial Off-The-Shelf）電子部品の採用が増えています。ただし、COTSコンポーネントは宇宙放射環境で誤動作や損傷するリスクがあります。」

Min氏は、この問題を解決し、より安全な未来を実現するためにSpace & Bean社を設立しました。同社は、この目的を達成するために、小型衛星のCOTSコンポーネントを保護して、過酷な宇宙環境に耐えられるような信頼性の高い高度な複合材料と遮蔽技術を開発しています。

この意欲的な目標を達成するには、対抗意識ではなく、協調性を重視した企業モデルが必要です。Min氏は次のように述べています。「わたしたちは、他社との相乗効果を生み出す技術を開発することで差別化を図ろうと考えています。当社独自の技術を開発していますが、競争するのではなく、市場を迅速に捉えることを目指しています。」

また、この考え方の一環として、お客様の信頼の獲得こそが技術を拡大する機会であると捉え、その信頼と協力関係を基盤にしながら、お客様のニーズに合わせて技術を進化させ、調整を続けているとも述べています。そうしたニーズに合わせて開発およびカスタマイズされた製品の1つがSCUTUM Rです。

高度な遮蔽技術で小型衛星を保護

Space & Bean社は、小型衛星に搭載されたCOTSコンポーネントを宇宙放射線から確実に保護するためのSCUTUM Rシールドソリューションを開発しました。SCUTUM Rは、他の既製品とは違い、カスタマイズされた包括的なソリューションです。

Min氏は次のように述べています。「一般的に、遮蔽材メーカーは、お客様が要求する性能を備えた材料の開発と供給に重点を置いていますが、当社は材料開発にとどまらず、開発した遮蔽技術に基づいて最適な防護ソリューションを設計して製造することで差別化を図っています。」

SCUTUM Rについては、COTS用の複合材料や放射線遮蔽ボックスだけでなく、FRIDAY（Fast Radiation Impact Detection and Yield）サービスを通じて商用部品を対象に独立した宇宙環境解析サービスを提供しています。

Min氏が挙げるSCUTUM Rの主な利点は以下のとおりです。

• 最大限の宇宙放射線および遮蔽性能を保証します。これは、宇宙放射環境を解析し、放射線の影響を最小限に抑えるようにカスタマイズされた遮蔽材と遮蔽構造を開発することによって達成されます。
• 遮蔽能力を犠牲にすることなく、最も小型の衛星にも最適化された軽量設計をもたらします。Min氏は次のように述べています。「これは、衛星の信頼性を向上させ、寿命を延ばすための鍵となります。」
• さまざまな衛星システムに適応できる、カスタマイズされた柔軟な設計を提供します。これには、遮蔽ボックス設計に適用する複合材料を決定するための放射線影響解析が含まれます。
• 信頼性と性能を証明するための国際的なパートナーシップを形成します。Min氏は次のように述べています。「現在、グローバルレベルの信頼性を確保して、さまざまな衛星システムに適用するサイズ、形状、性能をカスタマイズできるように、日本やアメリカの企業と協力しています。」

これらの利点を実現してSCUTUM Rを展開する前に、Space & Bean社では独自技術を設計、開発、最適化する必要があります。この最適化を実現するために、同社はAnsysのシミュレーションを導入しました。

シミュレーションから最適化された放射線遮断まで

設計および開発プロセス全体でどのソフトウェアを採用するかを決定する際に、Ansysスタートアッププログラム（韓国語のページ）に参加しているSpace & Bean社は、複数の理由に基づいてAnsysの製品を選択しました。Min氏は次のように述べています。「Ansysの解析結果は信頼性が高く、国際的にも実証されているため、当社のデータの信頼性を高める上でAnsysのソリューションを採用するのはごく当然の選択でした。このソフトウェアは単なる解析ツールではありません。当社の技術が国際市場で認められるための重要な基盤となります。」さらに、韓国政府の支援を受けながら宇宙放射線と電磁波の両方の解析まで事業を拡大できたことも、Ansysとのパートナーシップの大きなメリットであったと述べています。

Space & Bean社のチームがシミュレーションを活用した方法の1つは、特定の衛星のミッション、寿命、軌道に基づいて宇宙放射線の影響を調査する宇宙放射線影響解析でした。この情報を使用して、放射線の影響を最小限に抑えるために、放射線の影響を受けやすい電子部品を配置する理想的な場所など、最適な防護方法と遮蔽構造の設計を決定できます。Min氏は、「宇宙放射線中のプラズマと電子の電気的効果を解析し、サブシステム設計における放電用の金属ハウジングとシステムのジオメトリを設計するために」、電磁電荷および放電シミュレーションソフトウェアであるAnsys Charge Plusを導入したと述べています。

また、設計プロセスでは、電磁干渉および電磁両立性シミュレーションソフトウェアであるAnsys EMC Plusも使用しました。Min氏は次のように述べています。「EMC Plusは、ワイヤレス給電システムの概念設計における誘導コイル周囲の電磁波の影響を解析したり、複合材料によるハウジング設計における金属薄膜の厚さと接続を設計した結果を確認したりする上で非常に優れた機能です。

どのソフトウェアを使用していても、製品を開発する前にAnsysを使用して事前解析を実行したことで、生産コストを削減し、開発時間を短縮できました。モデリングやシミュレーションソフトウェアにより、設計とテストに必要な時間を30%以上短縮できました。現在は、これを50%以上まで短縮することを目標としており、達成できれば今後の開発スケジュールに非常に良い影響をもたらすことでしょう。」

Space&Bean社では、Ansysのシミュレーション結果を使用して、複合材料を用いたカスタムの遮蔽ボックスを効率的に開発し、COTSコンポーネントの耐久性と宇宙放射線の遮蔽性を向上させることで、目標を確実に達成してきました。Min氏は次のように述べています。「今後も、正確な解析と信頼性の高いデータを得るするために、積極的にAnsysのシミュレーションを活用していきます。」その一環として、4つのブランドで構成される当社ポートフォリオ全体での効率を向上させるため、シミュレーションソフトウェアを追加で導入することも検討しています。たとえば、熱解析は宇宙産業において重要であり、同社の継続的な技術開発に直結しているため、この分野でもAnsysのソリューションを採用することを検討中しています。

Space & Bean社の展望

小型衛星の普及が進む中、Space & Bean社の技術は進化を続け、間もなく海外市場へ参入するという大きな転機を迎えようとしています。

Min氏は、この重要なタイミングを迎えても、お客様が直面する問題に対応する、最適化され、有効かつ実証済みの製品を提供するという同社の目指す目標は変わらないと強調しています。

また、同社はシミュレーションを介して、宇宙産業のグローバル市場やESAおよびNASAなどの組織で活用できる信頼性の高いデータ解析を強化し、小型衛星の信頼性を向上させる遮蔽技術を提供し続けていくと語っています。さらに、独自の放射線防護技術を活用した宇宙コンポーネントも開発中です。

現在、同社はこの考え方を宇宙産業以外にも広げ、自動車、防衛、半導体、医療分野などの過酷な環境に対応する信頼性の高い防護技術を開発しています。Min氏は、「人類が利用するすべての高度な技術が、より安全かつ持続可能に動作することを保証するために、お客様とのパートナーシップを引き続き促進することが必要であり、技術が進歩し、信頼性の重要性が高まるにつれて、当社は差別化された防護ソリューションの開発を通じて成長し、グローバル市場で重要な役割を担い続けます」と述べています。

こうした韓国企業の著しい成長は、ますます拡大しています。Min氏は、韓国政府とAnsysが共同でスタートアップ企業を支援し、シミュレーションプログラムを紹介していることにも言及しています。

Min氏は次のように述べています。「韓国企業が技術の開発と成長を続けるためには、シミュレーションを活用できる支援プログラムが増えることが必要です。こうした機会が増えることで、企業の負担が軽減され、より効率的に研究開発に集中できるようになると考えています。そして、最終的には、宇宙産業のさらなるイノベーションにつながると思います。」

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