世界の宇宙開発利用における2つの大きなゲームチェンジとトレンド
2つの大きなゲームチェンジ
コンステレーションのメリット
- 頻繁な観測を可能に→防災・安全保障のニーズに対応
- 1機破壊されても全損しない「機能保証」
- 画像を衛星経由で送信可能、衛星間のバケツリレーで世界中と通信
- 電波強度、低遅延
- 測位衛星は多く見えたほうが精度は高まり、安定化
- フォーメーションフライト観測によるSIGINTなども
- 繰り返し性（プログラム化）
- 不具合はすぐにフィードバックすることができ、性能向上に反映
- メインに利用するコンポの裏で次に必要なコンポ、部品の実証が容易
- 生産方法・生産品質も経験の地区スピードによる工場が速い
- マイナーチェンジ、演者―チェンジなど計画立案が容易
- 大量生産の効果
- 多数機制作を考慮した生産方法は1機生産の低コスト化・品質向上にも好影響
- 数が出ることで、部品やコンポも低価格化可能
- いいコンポが多数売れることで産業化しやすい
この大量生産に関しては、ベンチャーなどの会社のビジネスベースの衛星数だけでは全く足りないため、政府資金・ニーズも入れながら、相当数の衛星開発ができる仕組みを作る必要がある。
宇宙開発のトレンド
リモセン衛星の世界情勢
リモセン衛星の世界情勢をまとめます。現在4つの潮流があるようです。
- 政府専用の超高分解能衛星：性能向上競争
- デュアルユースの高分解能衛星→民間の力を利用（政府はサービスを一定額購入）
- オープン&フリー戦略→政府が画像を無償解放。民間利用産業拡大を目指す。
- 中分解能（＞数ｍ）画像を無償解放
- 自国製センサデータを利用するユーザの育成と囲い込み
- アメリカ：光学、ヨーロッパ：合成開口レーダのすみわけ
- 利用者の成長に伴って高分解能画像を有償販売するスキームの確立
- 小型・超小型衛星による民間・大学の参入→コストカットで画像の価格も安く
- 小型高分解能
- 多数衛星で時間分解能向上
準天頂衛星システムの機能と意義
久しぶりの投稿です。もう少しちゃんと投稿できるようにしたいと思います。
今回は準店長衛星システムの機能と意義をまとめます。
準天頂衛星システムの機能
- 上空視界の限られた都市部を中心に衛星測位の利用可能場所・時間が拡大する
- 衛星測位の精度および信頼性が向上する
- 安否確認・避難誘導等機能
意義
- 幅広い産業の競争力強化
- 測位、ナビゲーションおよび時刻参照分野における産業、生活、行政の高度化・効率化
- 国際プレゼンスの向上
- 測位衛星分野における国際協力の強化
- 災害対応能力の向上等広義の安全保障
XPLANE大学院留学説明会メモ
学生は本当に優秀だから大変。
市民権を持たない人への制限：
・job descriptionが書いてある。requirementsとして色々書いてあるが、その一つに「US citizenship or green card」が必ず入っている。輸出規制の問題。よくあるのは航空機のエンジンの図面を見れない。export controlも制限があって外国人がアクセスできない。ちゃんとペーパーワークすれば雇えるけど面倒だからアメリカ人を雇うことになる。
・スタンフォードはそういう関係の研究はしないというポリシーがあるという噂。
・中の人に聞かないと外国人を受け入れているかどうかわからない。
qualの合格率は？
・博士候補生になるためにいろいろやる。
・合格率半分。進学する前にどういうシステムでqualでどれくらいkickoutされて次のチャンスがあるのかは聞いておいた方がいい。
・数学、流体力学、力学の筆記試験と口頭試験。
・授業で一定の点数以上をとればqualifiersの授業はOKで候補生になれることもある。アメリカ内でも全然違う。
・canditateになったら研究してdefense受けて終わる。
・MITはマスターを持っていない場合はPh.Dに応募できない。まずマスターをとる。
・授業の成績だけで決まる。（大体Aをとっていれば大丈夫。頑張ればとれる）
・Georgia Techの周りは結構治安が悪い。安全な場所を調べる必要がある。
・気になるlabをリストアップしていく中で国籍によるfundingの制限があるかという教授を聞くのはありですか？：聞く必要はないかな。こちらがポストに空きがあるかどうかというのを送れば向こうが判断する。
・ここ数年アメリカの大学院の受験者の質が上がっている。平均GPAがバグっているという話を聞いた。奨学金ありで合格を勝ち取りたいというのを目標に掲げているが、奨学金ありで受験したいとなると、学部の段階で論文を持っていることは必須なのか？：GPAが高い→xplaneでGPA平均がある。心配してもしょうがない。すごく低くなければ行きたいかどうかで決める。大体1,2本、3,4本持ってることが多い。研究実績という面ではアメリカはないパターンも多い。勝算はあると思う。日本の奨学金とるときに財団によってはGPAを見ることは多いので高いに越したことはない。研究実績見るとマスターとってる人や社会人も多い。研究実績持っている人が多い。ないからと言ってダメだということは絶対ない。
・研究室・指導教員の選び方：先生の雰囲気やラボの雰囲気を知る手段は一対一のミーティング以外にはどのような方法がありますか？ラボに訪れるのは一番手っ取り早い。教授以外の人とたくさん話す。相性が合う合わないが一番大きなポイント。研究室、教授以外の人にコネクションを持って聞いてみる。
・航空宇宙系で各主要大学に人がいるから大学院生の知り合いいないか尋ねてみる。
・先生とミーティングした時に生徒のメアドとか教えてもらえた。相性は本当に大事。教授によって指導スタイルが全然違う。
・コロナが終わればvisitして確認するのが一番確実。
・学部時代にどのように研究機会をどのように得ていたのか？：学部3年生のときにArlisというプロジェクトにかかわっていた。4年生の最初にアメリカの大学院で研究できるインターンに参加していた。1通はArlissの先生。残りの2通は卒論のときの先生。
・研究室の研究内容と実績がずれていたときにどのようにしたか？：思考力も見ているので、そこの部分は効果的だった。
・推薦状の効果は審査する立場の人しかわからない。
・卒論と東大の航空宇宙の卒業設計がある。卒業設計を送り付ける。日本で修士の実績を出してから留学するのは行ける。
・学部時代交換留学していたときに研究した。＋卒業論文
・交換留学いい。経歴が一気に華やかになる。授業料も日本の大学に収めるから全然違う。
・日本で修士をとった人のいいキャリアパスがあれば：東大から修士→博士1年→海外大学院→日本での単位をtransferした。total3年から4年で卒業。
・3年生のときのarliss。4年の4月より早く研究室に入った。実績作らなきゃと頑張った。
・奨学金をもらった人が実際どのような経歴だったのかをネットで見られるからそこから逆算していくのは大事。
・学部で経験が足りなそう→修士で行くのはいい。年とかあまり関係ない。一番周りから信頼されていたのは40台。家計マイナスだけど40歳までお金貯めてから来た。
・学部卒業してすぐ来るべきかどうかは考えるべきところかもしれない。
・日本の院試との両立はめちゃくちゃつらかった。船井の報告書に細かく書いてある。日本の保険を作った状態で海外に挑んだのはよかった。
・交換留学：日本の大学と海外の大学の協定校を調べる。
・言語の壁は大きい。裏を返すとこれだけ日本で何もしていなかった人が苦労さえすれば何とかなっているという事実もある。
・一クラスとるといろいろついてくる。研究やってる時間ないよという感じ。
・全落ちしている人は全然いる。
・学生のメンタルをサポートをするシステムはあるからそれをしっかり頼っていく。
・奨学金がフルであるとプレッシャーは少ない気がする。
・アメリカでph.Dをとるとどのようなキャリアパスがあるのか？：日本で提示されたオファーが500万行かないこともある。アメリカではいいお金もらえてる。昇進も早かった。アメリカ来て民間に入る場合は給料のことは気にしなくても大丈夫。アメリカでは不利にはならない。
・ストレートで卒業して社会に出るのがメリットかどうかわからない。一回社会に出て経験を積んでから出るのは微妙。アメリカはインターンしっかりしている。
・インターンは普通は休みの期間にある。休みの期間に研究を進めてほしいところもあるから、教授がインターンに行かせてくれる人かどうかを確認する。
・行かないでってド直球で言われることもある。インターンをするなら学期中。
メッセージ
大樹さん：「ph.D期間がキャリアに直結しているかと言われるとそうでもないと入ったが、5年間のトレーニングが無かったら絶対こんなところにかかわれてない。成長が約束されているキャリアパスではある。悩みすぎず挑戦してほしい。」
河野さん：つかめるチャンスは全部有効活用していくスタンスでやっていけばいい方向性に行くはず。メンタル保ちつつ最大限の挑戦をしていく。
近藤さん：授業と研究できつい。日本人の人も多いし友達も作りやすかったので、どういう場所に住みたいとかも実はすごく大事。情報集めすごい大事。
信号変換と処理
用語の確認
- トランスデューサ：ある科学量を他の科学量に変換するデバイス
- センサ：出力を電気信号の形で与えるもの
e.g.)太陽電池は電力を取り出すために使われればトランスデューサであり、光を検出するために使われればセンサとなる。
光センサ
量子型光センサ
光を電子や正孔など電気を運ぶ粒子に直接変換するもの
真空管型
固体表面に当たった光子が物質と相互作用して、その表面から電子をたたき出す現象（外部光電効果）を利用したもの。
光電流は次の式で表される。
ただし、は高電子の放出効率を表すもので量子効率と呼ばれる。
に、
を代入すると得られる。
光電子：飛び出してくる電子
光電面：光を受ける面
光電流：光照射によって取り出される電流
暗電流：光電面に光が入社しないときにも流れる微小出力電流。
光電面感度：波長の関数。感度の波長依存性を表す曲線を分光感度曲線とよぶ。
外部光電効果を利用する光センサは波長1μm以上に感度を持たせることが難しい。理由は以下の式。閾値とすると
であるから
[nm]
光電管は本質的に感度が低いため、SN比の大きい増幅器が必要。それを実現するのが、光電子増倍管。2次電子による電子増倍の原理を利用している。光電管の陰極と陽極の間にダイノードとよばれる複数個の2次電子放出電極を持ち、加速された1次電子により叩き出された2次電子による、電子の逐次増倍を利用している。1次電子のエネルギーや入社角度に依存する。
堅ろうさに欠けるため小型化にも制約がある。
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個体型
固体素子に入射した光子が、その内部に電子や正孔などの電気担体（キャリア）を発生し、それが固体内部にたまって素子の電気的性質を変える現象（内部光電効果）が起こる。
光電動効果：素子の電気抵抗が変わる
光起電効果：素子に起電力が発生する
- 光電動センサ
半導体の小片や薄膜の両側に電極を付けて電圧を引火して起き、半導体に光が入射したときに起こる抵抗変化を電流の変化として取り出すもの。
真性半導体では禁制帯幅（バンドギャップ）、不純物半導体ではイオン化ポテンシャル
が入社光子エネルギーに対する閾値
に対応する。
常温の平均熱エネルギーは eVであるためバンドギャップやイオン化ポテンシャルが小さい材料では熱励起によるキャリアが生じ、暗電流が大きくなり、センサの役を果たさないことがある。
- 光起電センサ
半導体のp-n結合を用いるものが広く使われている。
光が当たるとp領域が正に、n領域が負に帯電するため起電力が生じ、出力ⓦお短絡すれば短絡光電流が流れる。
光起電センサは光伝導センサに比べて時間応答性がよい。
高感度化のために、接合部に高い逆バイアスを与え、電子雪崩効果を利用するアバランシェフォトダイオードが実用化されている。
熱型光センサ
光を放射率が１に近い黒tい物体に吸収させたときに、発生する熱を温度センサで検知するもの
原理的には一般の温度センサと全く同じであるが、その構造は極めて小型である上、熱の損失などを防ぐ細かい工夫がされている。
ボロメータ：光センサとしての抵抗温度計
サーモパイル：熱電対を多数直列接続して感度を高めたもの
焦電センサ（パイロセンサ）：受光面の温度変化により分極の大きさが変化し、表面電荷の変化分を電気信号に変換する。
一般的に感度やSN比が低い上、時間応答性もよくない
イメージセンサ
平面上に展開される光強度情報としての画像を電気信号に変換するデバイス
