人工衛星の帯電を「光」で検知するシリコンフォトニクスセンサを開発~宇宙開発を悩ませてきた静電気トラブルに新方式で挑む~

2026-02-16 岡山大学

岡山大学を中心とする研究チームは、人工衛星の帯電状態を光で検知する「フォトニック帯電センサ」を開発した。宇宙空間ではプラズマや放射線の影響で人工衛星が帯電し、静電気放電が故障の主要原因となるが、従来は実用的な帯電モニタリングセンサが不足していた。本研究ではシリコンフォトニクス技術を利用し、光波導を用いて電位変化を検出する方式を採用した。電子回路を用いない構造のため、放射線や静電気放電に強く、小型・軽量・低消費電力という宇宙機器に適した特性を持つ。小型衛星ネットワークの拡大や月面基地構築など、新宇宙時代における静電気リスク対策として期待される技術であり、今後は大学発スタートアップの設立を通じて宇宙実証と社会実装を進める予定である。研究成果は学術誌「npj Nanophotonics」に掲載された。

人工衛星の帯電を「光」で検知するシリコンフォトニクスセンサを開発~宇宙開発を悩ませてきた静電気トラブルに新方式で挑む~

<関連情報>

シリコン光導波路に基づく宇宙船用小型電位センサー Compact potential sensor for spacecraft based on a silicon photonic waveguide

Kosei Otsuka,Wataru Takahama,Rikuto Hojo,Takeki Higashiguchi,Kazuya Kikunaga,Tomofumi Mogami,Kazuhiro Toyoda & Yasushi Takahashi
npj Nanophotonics  Published:02 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44310-025-00100-6

Abstract

Satellites charge up due to incoming electrons and ions, resulting in an electrical potential difference (ΔV) between the satellite and outer space. This can cause electrostatic discharge (ESD) events, damaging electronic devices. To reduce failures due to ESD, sensors monitoring the ΔV can be helpful. Due to spacecraft’s restrictions, the sensors should be as small as possible. While small potential sensors in terrestrial applications are often based on electrical conduction in semiconductors, such sensors are not suitable for space application due to a weak resistance to cosmic radiation and ESD. Here, we report a compact sensor based on another sensing method: the utilization of light absorption in a silicon photonic waveguide. We performed experiments in a vacuum chamber simulating the space plasma environment to demonstrate that the light attenuation in the waveguide depends on the ΔV. Our results further indicate that our sensor exhibits a high resistance to ESD.

0303宇宙環境利用
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