最近、「宇宙太陽光発電(SBSP: Space-Based Solar Power)」という概念が、イーロン・マスク氏の壮大なAI計算衛星計画により大きく注目されています。マスク氏は自身のSNSを通じて、将来、年間最大で100ギガワット(GW)もの太陽光AI衛星エネルギー・ネットワークを宇宙空間に展開する計画を公表しました。この導入量は、毎年地球外に中規模の原子力発電所100基分を建設することに相当します。

「宇宙太陽光発電」とは何か?
「宇宙太陽光発電」とは、地球の軌道上またはそれ以上の高高度に太陽光発電パネルを設置し、宇宙空間ならではの昼夜を問わず降り注ぐ強力な太陽光を活用して電力を得ることを指します。マスク氏がこのような宇宙AIコンピューティングセンター構想を描いた理由の一つは、地上のデータセンターにおける冷却問題の解決が困難であるためです。データセンターのエネルギー消費には冷却用のものも含まれており、そのため多くのデータセンターは山奥や地下など、冷却がしやすい場所へと移転しています。しかし、それ以上に問題なのは、地上の電力供給がAIの計算能力消費に追いつかないことです。地上の太陽光発電は大気層や雲の影響、昼夜のサイクルや悪天候の影響を受け効率が大きく低下しますが、宇宙空間では日照強度が6〜10倍増加し、24時間絶え間なく発電が可能です。業界内では、同じ設備でも発電量は地上の7〜10倍になるとも見積もられています。そのため、宇宙空間にデータセンターを建設し、太陽エネルギーで給電し、宇宙空間(宇宙の環境温度は約マイナス270度)での放熱を利用することで、大規模な人工知能や宇宙計算負荷を極めて低コストで支える革新的な解決策となります。
宇宙太陽光発電は、本質的に「超大型直流発電所」
この計画が実現可能かどうか、あるいは実現可能としてもいつ実現できるのか、また、衛星で発電パネルをどのように運搬し、展開・設置するかといった挑戦的な問題は一旦脇に置いておきましょう。ここでは電力工学の観点から、マスク氏の宇宙太陽光発電システムは本質的にはそれほど神秘的なものではなく、宇宙軌道上で運用される超大規模な電力システムであることを述べます。それは次のような構成になります:
太陽電池アレイ(DC)→ DC/DC昇圧 → 高圧直流(HVDC)母線 → 電力変調・増幅 → マイクロ波/レーザー送信 → 地上の整流受電。
これは現在見られる、
パワーコンディショニングシステム(PCS)→ ストレージ用PCS → HVDC → グリッド形成型電源
の構造と、トポロジーの論理的には非常に類似しています。ただ、そのスケールが極限まで拡大されている点が異なります。電流は数十アンペアや数百アンペアではなく数千アンペアに達し、電圧も800Vではなく数千ボルトから数万ボルトに達します。すべての機器は、無人でのメンテナンス、強力な放射線、極端な温度変化の中でも10年以上連続して稼働する必要があります。
宇宙太陽光発電における電流測定への要求とは?
マスク氏の100GWという驚異的な数字は、より複雑なエネルギー管理システム(EMS)が必要になることを意味しており、宇宙太陽光発電と地上の太陽光発電を比較した場合、電流検出の難易度の差もまた驚くべきものになります:
表格
| 比較軸 | 地上太陽光発電 | 宇宙太陽光発電 |
|---|---|---|
| 母線電圧 | 800V – 1500V | 数kV – 10kV |
| 電流レベル | 10–500 A | 100–5000 A |
| 電流変化率 | 中程度 | 極端(高di/dt) |
| メンテナンス条件 | 現場交換可能 | 軌道上10年間無人メンテナンス |
| 電磁両立性(EMC)環境 | 制御可能 | 強電磁波 + 放射線 |
| ドリフト許容度 | 校正可能 | ドリフト不可 |
上記の表からも分かるように、宇宙太陽光発電は地上のものと比べ、その過酷さは桁違いです。このようなキロボルト、キロアンペア級のシステムでは、従来の多くの電流測定手法は自然淘汰されます。例えば、抵抗を使って電流をサンプリングする分流器(シャント抵抗)は、莫大な電力損失と発熱、そして絶縁の問題から対応が困難です。また、光学式や電圧型の方式は、宇宙空間の強力な放射線環境下において、安定性と寿命が保証できません。最終的に実現可能な選択肢は、非接触、強固な絶縁、磁場を利用した電流測定の物理的原理、すなわちホール効果閉ループ方式と磁気変調ゼロフラックス技術の体系だけになるかもしれません。これは現在、風力変換装置、グリッド形成型蓄電池、スーパーチャージャー、HVDCなどの新エネルギーデバイスで成熟して採用されている技術です。特に、グリッド形成型蓄電池やV2G(Vehicle-to-Grid)、マイクログリッドとの類似性が高いです。これらは受動的な系統連系ではなく、電圧や周波数を主導して構築する必要があります。グリッド形成システムの土台は、高速で正確かつ絶対的に信頼できる電流制御に他なりません。安定した電流検出がなければ、安定した直流母線、電力変調、系統連系、負荷マッチングは実現できません。この点において、産業用・家庭用蓄電池から宇宙太陽光発電まで、技術は連続しています。マスク氏の計画は、再利用可能な安価なスターシップによって太陽電池を宇宙に輸送するものであり、それに伴い電子部品(例:電流センサー)も、年間100GWもの膨大な導入ニーズを支えるために、統合化・軽量化・国産化代替を進める必要があります。

地上から宇宙へ:電流センサーがエネルギー・システムの「ニューロン」になる
マスク氏の宇宙太陽光発電の構想が短期間で実現するとは限りませんが、今後のエネルギー・システムの方向性を非常に明確に示しています:
そして、これらの要求は最終的にすべて同じ基本素子に集中します——電流センサーです。
宇宙AI衛星におけるホールセンサーの役割
現段階の構想によると、マスク氏の壮大なネットワークは、宇宙でのエネルギー収集、軌道上でのAI計算処理、無線によるエネルギー伝送、地上での受電を一体化した完全な宇宙インフラです。単機能の衛星ではなく、段階的に進化する複雑なシステムです。このような宇宙太陽光発電システムの中で、センサーは以下の場所で応用される可能性があります:
結びに
屋上から宇宙空間へ、グリッド形成型蓄電池、超急速充電器、HVDCから将来の宇宙エネルギー・ネットワークまで、過酷な条件下でも継続的に真実で安定し制御可能な電流データを提供できる企業こそが、次世代エネルギー・システムのセンシング層を掌握するのです。