設計品質確保の思想　――航空宇宙エレクトロニクスに学ぶ「信頼性設計」

● 人工衛星は宇宙を駆ける"携帯電話"!?

　ところで，この人工衛星の機能構成は，実は一般の民生用機器と大きく変わるものではありません．

　一例として，図4（b）に一般的な携帯電話のブロック図を示します．携帯電話には，通話回線用アンテナ，送受信機，ベースバンド・プロセッサ，カメラ，バイブレータ制御，電池パック，レギュレータなどがあり，これは人工衛星の機能ブロック図とよく似ています（図5）．各機能の対応を表1に示します．

図4　人工衛星と携帯電話の機能ブロック図
（b）は，携帯電話の模式的な機能を示している．電源制御機能やバイブレータによる着信通知機能などを備えており，自律的に動作するようになっている．また，近年の高機能化に伴い，カメラやGPSレシーバなどが内蔵されるようになった．外形は小さいが，規模は大きな組み込み機器となっている．

図5　人工衛星は宇宙を駆ける携帯電話!?
人工衛星と携帯電話の機能構成は，驚くほど似通ったものとなってきている．これは，無線通信機器という共通の特徴に加えて，近年の高機能化により，携帯電話に自律的な動作や種々のデータ取得機能が追加されるようになったためである．

表1　人工衛星と携帯電話の機能対比

　また，人工衛星に使われている実装時の技術要素も，一般の民生用機器とほぼ同じものです（図6）．一部，ラドハード（耐放射線性）LSIなどが使われていますが，高集積LSIはディジタル家電や車載機器でも必須の部品です．人工衛星は，基本ソフトウェアとしてリアルタイムOSを用いており，ソフトウェアの統合開発環境が重要となってきています（ディジタル家電はもとより，最近では自動車のエンジン制御などにもリアルタイムOSが採用されている）．データ圧縮を含む画像処理技術や通信プロトコル技術も，とくに異なるところはありません．

　これらのよく知られた技術を用いて，数百km～数億kmのかなたで厳しい環境にさらされながら，修理を期待せずミッションを達成する機器を，着実にていねいに実現していくのが人工衛星の開発です．もちろん，ひとりのエンジニアだけでこのような開発を完遂できるわけはありません．さまざまな視点を有するメンバがチームを組み，クロスチェックやレビューを繰り返しながら，非修理系である宇宙システム機器の信頼性を保証します．

図6　人工衛星と携帯電話の技術要素
高集積LSI，組み込みソフトウェア，通信/画像処理方式からなる．人工衛星と携帯電話は，機能構成だけでなく，実装時の技術要素も共通している．