国際宇宙ステーション（ISS）の次期電源バッテリーに採用された
ＧＳユアサのリチウムイオン電池が、宇宙ステーション補給機「こうのとり」に積まれ
今年、JAXA種子島宇宙センターより宇宙に送り出されます。
電池の開発秘話とともに、GSユアサと宇宙の意外な関係をご紹介します。
ISS用リチウムイオン電池開発担当
瀬川 全澄
H-ⅡBロケット6号機によって打ち上げられる「こうのとり」6号機には、ISS用の新型バッテリーが6個積まれる見込みです。新型バッテリーには、現在使われているニッケル水素電池に替わって、当社が専用に開発したリチウムイオン電池が採用されました。ISSには現在48個のバッテリーが搭載されていますが、新型バッテリーは半分の24個で同等の能力を発揮します。今後、残りの18個も「こうのとり」で順次運ばれる予定です。
老朽化したバッテリーの交換が順調に進まないと、近い将来ISSは電力面で深刻な事態に直面するといわれています。ＧＳユアサのリチウムイオン電池をはじめ、運搬するロケットと補給機も日本製であり、ISSのオペレーションを日本が支えていることを象徴する出来事です。
そもそも、宇宙ステーションにどうして電池が必要なのでしょう？ ISSでは、水や空気を供給して宇宙飛行士の生命を維持するのも、実験や観測に使う機器を動かすのも、すべて電力です。その電力は、太陽光発電によってつくられます。ISSの翼のように見える広大な領域は、太陽電池を敷き詰めた発電設備（太陽電池パドル）です。
太陽電池でつくられた電力は、ISSの各エリアに送られるとともに、バッテリーに蓄えられます。というのも、太陽電池は地上と同様、夜になると発電できないからです。1周約90分で地球を回っているISSは、1日に16回も地球の影に入るので、そのたびに発電がストップします。1日に16回訪れる夜間の電力は、すべてバッテリーからの供給に頼ることになります。
宇宙空間は地上では想像できない特殊な環境です。
無重力で真空、しかも地上にはほとんど到達しない強い放射線も降り注ぎます。
また、宇宙で使用する電池は、ロケット打ち上げ時に20Grmsをこえる振動、ときには1400Gをこえる衝撃にも耐えなければなりません。
さらに宇宙で使う電池には、大きな課題があります。それは、小型軽量でありながら、高い信頼性を保つこと。宇宙空間に物資を運ぶためには膨大なコストがかかります。電池が小さくなれば、より少ない回数ですべてのバッテリーを輸送することができます。また、トラブルが発生しても簡単に交換や修理ができないので、信頼性は何よりも重要です。
「電池が軽くなれば、交換時のコストが低減されます。」ISS用リチウムイオン電池の開発に携わった瀬川は話します。「私たちは、現在使われているニッケル水素電池に比べて、高率充放電性能と高エネルギー密度のバランスに優れた、ISSの運用に合う設計を目指しました。また長寿命であることも特長で、今後、長期間にわたって活躍してくれるのではと期待しています。」
ＧＳユアサと宇宙のかかわりは、約半世紀以上も過去に遡ります。1970年に打ち上げた国産初の人工衛星「おおすみ」や、1975年に打ち上げに成功した国産ロケットN-1にも当社の酸化銀・亜鉛電池が搭載されていました。その後、酸化銀・亜鉛電池で数多くの実績を重ねる一方、より小型・軽量・高性能なリチウムイオン電池に注目し、1998年には宇宙用リチウムイオン電池の製造を開始します。
2006年、国産大型ロケットH-ⅡA 8号機にＧＳユアサのリチウムイオン電池が搭載され、宇宙用電池としての評価を高めます。その後、JAXAとの共同研究などによって機能性と信頼性をいっそう高め、H-ⅡBロケット、陸域観測技術衛星「だいち2号」、「こうのとり」など数多くの宇宙機に採用されていきます。これらの実績から、2009年にISSの新型バッテリー用電池として、NASAから候補指名を受けることになりました。
まだ本当の達成感はありません。交換が終わり、問題なく作動して初めて『よかった！』と心から喜べると思います。それだけの重圧とやりがいはありますね。
「受注できたのは予想外でした。」ISS用電池開発の中心になった瀬川に聞くと意外な答えが返ってきました。「国内外で多くの実績がありましたが、そのほとんどが商用の人工衛星なので、まさかNASAから声がかかるとは、思いもよらなかったのです。しかも、NASAからは何一つ具体的な指示はなく、ライバル社も分かりません。これでは、真っ暗闇で見えない敵と戦うようなものです。」
瀬川は当時を振り返ります。「そうは言っても、当社のリチウムイオン電池を世界に送り出す大きなチャンスです。まず、ISSで求められる機能や条件を想定し、JAXAとの共同研究の成果も織り込みつつ、最適と思われる電池を設計して提出しました。しかし、本当に大変なのはここからでした。NASAの監査です。的を射た鋭い質問が次々に飛んできます。」
2012年、瀬川を中心にしたチームの頑張りとＧＳユアサの技術力・品質保証体制が評価され、正式にサプライヤーに決定。これからＧＳユアサのリチウムイオン電池を採用した新型バッテリーへの交換ミッションがスタートします。しかし、瀬川はいいます。「まだ本当の達成感はありません。交換が終わり、問題なく作動して初めて『よかった！』と心から喜べると思います。それだけの重圧とやりがいはありますね。」
