TECHNOLOGY EXPLAINER
軌道上コンピューティング
― 宇宙でデータを処理する考え方。実証されたことと、まだ構想のことを分けて読む
人工衛星の上でAIやデータ処理を行う試みは、すでに小規模な実証が進んでいます。一方で、「宇宙にデータセンターを作る」という構想は、ほとんどが計画や研究の段階です。この記事は、素材技術者が宇宙工学を知らなくても読めるように、①なぜ宇宙で計算したいのか、②何が実証され、何が構想なのか、③電力・放熱・放射線・通信の4つの制約を、数値の例で順に説明します。商用の運用が始まったとは書きません。企業の主張は企業の主張として扱い、優劣は論じません。
- 3行でわかる／読む前に知っておくこと／シリーズの中での位置
- なぜ宇宙で計算したいのか ― 2つの動機
- 何が実証され、何が構想か ― 4段階で整理
- 制約① 電力 ― 1 MW の数値の例
- 制約② 放熱 ― 宇宙では熱は放射でしか逃げない
- 制約③ 放射線 ― 市販のAIチップは耐えられるか
- 制約④ 通信 ― 降ろせるデータには限りがある
- 構想の中身 ― Suncatcher・Starcloud・ASCEND・申請
- 素材技術者の視点
- 評価・標準の読み方／用語集／参考資料／出典対応表
事実＝公表資料に記載のある内容（出典リンクあり）
本稿の計算＝明示した前提をもとに本記事が算出した値
未確定／将来＝企業の目標・計画、申請中・調査中の事項など、確定していないこと
推測は太字で示します。たとえ話には、必ず「たとえの限界」を書きます。
第4・5・6章の面積・電力・線量の数値は、本稿が計算した説明用の値です。実在の衛星の設計値ではありません。企業の性能・計画は企業の主張として書き、優劣は論じません。軌道上の実証は「何を・どの規模で・いつ」を添えます。この分野は変化が速いため、事例の状態には確認日（2026年10月17日）を付けています。
1. 3行でわかる／読む前に知っておくこと／シリーズの中での位置
- 理由は2つ：地上へ送り切れない大量のデータを、衛星の上で減らすこと（実証あり）と、宇宙の太陽光を使って大量の計算をすること（構想の段階）です 事実［参考資料2・13・7］
- 実証されているのは小規模なもの：1枚のAIチップ、数台のサーバー、2つの試作ノードなどです。データセンター規模の運用が始まったと確認できる一次資料は、確認できませんでした 事実［参考資料4・7・14］
- 壁は4つ：電力・放熱・放射線・通信。特に、真空では熱が放射でしか逃げないため、放熱板の面積が計算機の規模を決めます 本稿の計算［参考資料16・6］
宇宙工学の知識は要りません。「軌道」は落ち続けながら、横に十分速く進むので地面に当たらない状態、と考えてください（大砲の弾を速く撃ち出すたとえ。限界：実際は薄い大気の抵抗などで軌道は少しずつ変わります）。「低軌道（LEO）」は高度およそ数百〜2,000 km の軌道で、地球を約90分で1周します（本稿の計算：高度500 kmで約95分）本稿の計算。コンピュータの「消費電力はほぼ全部が熱になる」ことも、前提として使います。
宇宙の環境（真空・放射線・温度変化など「5つの敵」）は本シリーズ「宇宙環境と材料への影響」編、放射線は「放射線と電子部品」編、宇宙用の半導体は「宇宙用半導体とCOTS」編で詳しく扱います。端末側のAIの基礎は、コピー済みの「エッジAIとオンデバイスAI」編を先に読むと分かりやすくなります。光でつなぐ話は次の「低軌道コンステレーション」「衛星間の光通信」編へ続きます。
2. なぜ宇宙で計算したいのか ― 2つの動機
まず身近な例から考えます。山の上に置いた観測カメラが、毎日大量の写真を撮るとします。山から街まで細い電話回線しかなければ、全部の写真を送るには何日もかかります。そこで、カメラの横に小さなコンピュータを置き、「雲だけの写真は捨てる」「変化があった場所だけ送る」と選んでから送れば、回線は足ります。人工衛星も同じ状況にあります。
動機①：データを減らして降ろす（衛星上のAI処理）
観測衛星は、カメラやレーダーで大量のデータを作ります。しかし、地上に降ろせるのは、地上局の上空を通る数分間などに限られます。そこで衛星の上で「使えない画像を捨てる」「必要な情報だけ取り出す」処理をします。Axiom Space の最高経営責任者は「解決策はもっと帯域を増やすことではなく、そもそも帯域に頼る度合いを減らすことだ」と述べています（企業の発言）事実［参考資料7］。これは、宇宙でAIを使う多くの試みの出発点です。
元のSVG・数値・出典を確認する
元SVGの説明：概念図（ベクター作図）。上のA、Bは実証のある形、Cは構想です。矢印の太さは、おおまかなデータ量の違いを表します。
具体例として、HPE は国際宇宙ステーション（ISS）で、1.8 GB の遺伝子配列の生データを地上へ降ろすと平均12.2時間かかったのに対し、ISS 上で6分で処理し、92 KB に圧縮して約2秒で送れた、と発表しています。これは企業の発表で、条件の詳細（回線の状態など）は確認していません 事実［参考資料13］。
動機②：宇宙の太陽光で、大量の計算をする（構想）
もう1つは、地上のデータセンターの電力と冷却の負担から出た考えです。Google の研究チームは「適切な軌道では、太陽電池が地上の最大8倍の発電量を、ほぼ途切れず出せる」と書いています 事実［参考資料2］。ただしこれは研究段階の見積りです。Google 自身も、熱管理・地上との高速通信・軌道上での信頼性は「大きな工学上の課題として残る」と述べています 事実［参考資料2］。この動機②は、第3章で「構想」の段階に置かれます。
宇宙の背景は約2.7 K（約−270 ℃）と冷たいのですが、熱を運ぶ空気がない真空では、熱は赤外線として出ていく（放射）ことしかできません。魔法瓶（真空の二重壁）が熱いお茶を長く保温するのと同じ原理で、真空は「熱を逃がしにくい」環境です。計算機の熱を宇宙に捨てるには、大きな放熱板が要ります（第5章）。たとえの限界：魔法瓶は熱を閉じ込めるための道具で、宇宙では逆に、熱を放射で逃がす面を広くとる必要があります。
3. 何が実証され、何が構想か ― 4段階で整理
「宇宙のデータセンター」という言葉は、実際には規模のまったく違うものを同じ名前で呼んでいることがあります。そこで、技術の成熟度を段階で整理します。ISO 16290 は、宇宙システム向けの「技術成熟度レベル（TRL）」の定義を定める規格で、構想から飛行実績までを段階づけます 事実［参考資料23］。ここではそれを参考に、やさしい4段階にしました。
| 事例 | 何を・どの規模で・いつ | 区分 |
|---|---|---|
| Φsat-1（ESA） | FSSCat の超小型衛星に搭載。ハイパースペクトルカメラの画像を、衛星上のAIチップ（Intel Movidius Myriad 2）で判定し、雲の多い画像を捨てる。2020年9月にVegaロケットで打ち上げ予定と ESA が案内。報告では精度92%、誤検出1%、1回の推論で約2 W、325 ms（既報値の紹介）。衛星上で行ったのは推論（学習済みモデルの実行）である 事実［参考資料10・11・12］ | 事実 |
| HPE Spaceborne Computer-2 | ISS に設置された市販のサーバー（Edgeline と ProLiant）。2021年2月に打ち上げ、5月に設置。2022年4月までに24件の実験を完了（HPE の発表）。設置場所の詳細（船内か船外か）は、確認した資料では分からなかった 事実［参考資料13］ | 事実 |
| BUPT-1（12U衛星） | 高度約490 kmの太陽同期軌道。市販のボード（Raspberry Pi 4B 2枚、Atlas 200 DK 2枚）を搭載し、約4か月、電力・電池・温度を記録。査読前のプレプリント 事実［参考資料14］ | 事実 |
| Starcloud-1 | 約60 kg の衛星に NVIDIA H100 を1枚搭載（打ち上げ前の NVIDIA の記事）。2025年11月に打ち上げ。同社は、小規模なLLM（nanoGPT）の学習と、Google の言語モデルの動作を軌道上で行ったと発表（企業の主張。第三者の検証は確認できなかった）事実［参考資料3・4］ | 事実 |
| Axiom ARC-1・ARC-2 | Kepler の光中継衛星に載った2つの計算ノード。2026年に打ち上げ。ノード間・地上との通信を確認、同社自身が「試作の基盤」と記述。軌道上でのポスト量子暗号の実証は次の目標 事実［参考資料7］ | 事実 |
| Project Suncatcher（Google） | 論文と地上の装置試験の段階。Planet と試作2機を2027年初頭までに打ち上げる計画 未確定／将来［参考資料2・1］ | 未確定／将来 |
| Starcloud-2 | 同社は「2027年までに太陽同期軌道で完全稼働」と記載（企業の計画）未確定／将来［参考資料5］ | 未確定／将来 |
| SpaceX の「軌道上データセンター」申請 | 最大100万機、高度500〜2,000 km。FCC は2026年2月4日に受理し意見を募集した。これは申請の受理であって許可ではない。その後の許可の有無は確認できなかった 未確定／将来［参考資料8］ | 未確定／将来 |
| ASCEND（欧州） | 2023年開始、欧州委員会（Horizon Europe）の資金による実現可能性調査。2024年6月に結果を発表。「2050年より前に1 GW を展開することをめざす」とされる（企業の発表）未確定／将来［参考資料9］ | 未確定／将来 |
表の整理は本稿の計算（整理）。企業の発表は企業の主張で、第三者の検証は確認できていません。
衛星の上でAIが動くこと（Φsat-1 など）は2020年から実証されています。一方「データセンター」は、たくさんの計算機を冷やし、互いに高速でつなぎ、故障したら交換する設備を指します。H100を1枚載せた衛星は、前者の延長にあり、後者の規模には届いていません。この違いを意識すると、ニュースの見出しを読みやすくなります。
4. 制約① 電力 ― 1 MW の数値の例
宇宙の電力は、太陽電池から来ます。地球の軌道上で太陽に正面を向けた面には、1平方メートルあたり約1,361 ワットの日射が届きます（総日射量。衛星観測にもとづく値で、1360.8 ± 0.5 W/m² と報告されています）事実［参考資料15］。しかし太陽電池は、その一部（たとえば22%）しか電気に変えられません。
では、1メガワット（1 MW ＝ 100万ワット）の計算機を動かすには、どれほどの面積が要るでしょうか。Google の論文は、衛星の発電量を見積もるとき、変換効率22%、敷き詰め率90%という仮定を使っています［参考資料1］。同じ仮定を借りて計算します。
本稿の計算 電気出力＝1,361 W/m² × 0.22 × 0.9 ＝ 約269.5 W/m²。1,000,000 W ÷ 269.5 W/m² ＝ 約3,711 m²。放熱は、20 ℃（293.15 K）・放射率0.92の板が両面から770.5 W/m² を出し、日射と地球からの熱の吸収分を引いた正味633.1 W/m² という Starcloud の白書の仮定を使うと、1,000,000 ÷ 633.1 ＝ 約1,580 m²（企業の仮定を使った計算）。H100 の最大消費電力は700 W なので、1 MW はチップだけで見ても約1,430枚分（サーバーの他の部品や通信機器は含まない）。
比較として、ISS 全体の発電は、NASA の資料で75〜90 キロワットです 事実［参考資料18］。1 MW はその約11〜13倍にあたります。宇宙で「1 MW」の計算機を動かす構想は、ISS 10台以上の電力を、軽く打ち上げて展開する課題だと言えます。
「ずっと日が当たる」条件は、軌道の選び方で決まります。地球の影に入ると、衛星は電池で動きます。本稿の計算では、高度500 kmの円軌道（約95分）で、影に入る時間は最長約36分です 本稿の計算。Google の構想は、夜明けと夕暮れの境目をたどる「太陽同期軌道」を選び、ほぼ常に日が当たるようにして、電池を減らす考えです 事実［参考資料2］。ただしこの軌道には「地上の場所によって通信の遅れが増える」代償もあります 事実［参考資料1］。
日射は途切れにくく強いのですが、電力を作る太陽電池の面積・質量をロケットで運ぶ費用が、そのまま発電コストになります。Google の論文は、打ち上げ価格が1 kgあたり約200ドル以下に下がる場合を前提に、地上のエネルギーコストと同程度になりうる、と見積もっています（2030年代中ごろの仮定であり、現時点の価格ではありません）事実未確定／将来［参考資料1］。この見積りの前提が崩れれば、結論も変わります。
5. 制約② 放熱 ― 宇宙では熱は放射でしか逃げない
地上のデータセンターは、空気や水で熱を運び出します。真空の宇宙には運ぶ媒体がないため、熱は赤外線として面から出ていくほかありません。出せる熱の量は、面の温度の4乗に比例します（ステファン・ボルツマンの法則）。式は P ＝ 放射率 × σ × T⁴ で、T は絶対温度（ケルビン）、σ は定数 5.670 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴) です 事実［参考資料16］。数値で確かめます。
20 ℃（293.15 K）では片面で約385 W/m²、約77 ℃（350 K）では約780 W/m² です 本稿の計算。温度を57 ℃上げるだけで、出せる熱は約2倍になります。だから宇宙機は、熱を運ぶ流体で放熱板の温度を保ち、ヒートパイプなどで熱を板へ集めます。ただし、チップや電池が耐えられる温度には上限があり、板だけを高温にはできません。この「温度の階段」を、材料の熱抵抗が左右します（第9章）。
温度が2倍になると、放射される熱は2の4乗＝16倍になります（絶対温度で比べる点に注意。20 ℃は293 K、77 ℃は350 K なので、約1.2倍の温度で約2倍の熱です）。だから、熱を少しでも高い温度で板に渡せれば、板の面積を小さくできます。反対に、チップを冷やしたい（低い温度に保ちたい）という要求は、板を大きくする方向に働きます。この綱引きが放熱設計の中心です。
では、実際の軌道上ではどうなのでしょうか。BUPT-1 の報告（プレプリント）は、市販のAI加速器を搭載した小さな衛星で、熱の制約を実測しています。AI加速器1台を全力で動かすと、衛星の構造表面が上限の30 ℃に達するまで約9時間。ところが2台を同じ面に置くと約40分で上限に達し、約50分でOSがタスクを止め、約110分で2台目の電源が切られました 事実［参考資料14］。同じ放熱面を共有すると、使える時間が大きく縮みます。
右の図は電池の話です。日陰では電池だけが頼りで、使った割合（放電深度）が大きいほど、電池の寿命が縮みます。同じ報告では、通常の運用で平均約16%の放電深度が、数日続けて計算すると約35%になり、設計上の上限30%を超えました 事実［参考資料14］。計算は電力にも、熱にも、電池の寿命にも負担をかけます。
6. 制約③ 放射線 ― 市販のAIチップは耐えられるか
宇宙には、地上の大気や磁場に守られていない高エネルギーの粒子（陽子や宇宙線）が飛んでいます。半導体には、主に2つの影響が出ます。①累積線量（TID）：粒子を浴び続けて、素子の絶縁膜などに電荷がたまり、少しずつ性能が落ちる。②単一事象効果（SEE）：1個の粒子が通った瞬間に、ビットの値が反転したり、回路が誤動作したりする。これらを調べる試験は、地上の加速器で粒子を当てて行います（詳しくは「放射線と電子部品」編）。
Google は、AI用チップ Trillium（TPU v6e）とそのホストサーバーを、67 MeV の陽子ビームで試験し、「このような装置の放射線試験結果を公表した最初のもの」と述べています（企業の報告）事実［参考資料1］。主な結果は次のとおりです。
- 厚さ10 mm のアルミ相当の遮蔽がある太陽同期軌道では、年約150 rad(Si)、5年で約750 rad(Si) と見積もった。
- 高帯域メモリ（HBM）の負荷試験が、累積2 krad(Si) で異常を示し始めた。ほかの試験は、試験した最大の15 krad(Si)（1チップ）まで正常に動き、TIDによる致命的故障はなかった。
- コアのロジックと内蔵メモリでは、誤ったデータが気づかれずに出る「サイレントデータ破損」が、おおよそ17 rad に1回の割合で観測された。
もう一歩進めて、本稿で計算してみます。サイレントデータ破損が17 rad に1回で、年150 rad を浴びるなら、1年あたり 150 ÷ 17 ＝ 約8.8回です。1秒に1回の推論を1年続ければ約3,150万回なので、約360万回に1回の割合になります。Google の論文も同様に「300万回に1回程度」と見積もっています 本稿の計算［参考資料1］。推論なら許容できるかもしれませんが、学習では1回の誤りが結果を傷める可能性があり、論文自身も「さらに研究が必要」としています。
線量の単位は rad（ラド）と Gy（グレイ）があり、1 Gy ＝ 100 rad です。「(Si)」は、シリコンに吸収された量で数えるという意味です。750 rad(Si) は7.5 Gy です。この数字は、遮蔽の厚さ・軌道の高度・期間で大きく変わります。ここで引いた値は、Google が太陽同期軌道・アルミ10 mm 相当で見積もった例で、他の軌道（たとえば放射線帯の中）には使えません。
BUPT-1 の報告は、高度約490 km・約4か月という条件では、市販ボードにとって放射線が制約にならず、制約は熱と電力だったと述べています 事実［参考資料14］。放射線の影響は、期間が長く、チップが先端のものになるほど重要になります。
7. 制約④ 通信 ― 降ろせるデータには限りがある
低軌道の衛星は、地上局の上空を通る数分間しか、その局と通信できません。HPE の例にもあったように、ISS では地上へ降ろす時間と速度に限りがあるため、現地で処理する価値が生まれました 事実［参考資料13］。通信にはもう1つ、光の速さによる遅れがあります。高度500 kmなら片道約1.7 ミリ秒、静止軌道（高度約35,786 km）なら約119 ミリ秒、月までなら約1.3 秒です（本稿の計算。距離を光速で割ったもの）本稿の計算。
もう1つの課題は、軌道上の計算機どうしを結ぶ通信です。AIの学習は、多数のチップが高速にデータをやり取りします。Google は、地上のデータセンター並みの性能には「衛星間で毎秒数十テラビット」が要ると見積もり、そのために衛星を数百メートルの近さで飛ばし、受信できる光を強くする案を示しました。地上の装置では、1対の送受信器で片方向800 Gbps（双方向計1.6 Tbps）を確認したと述べています 事実［参考資料2］。これは軌道上ではなく、地上での試験です（光リンクは次の編で詳しく扱います）。
bps は「1秒あたりのビット数」です。1 Gbps（ギガ）は10億ビット毎秒、1 Tbps（テラ）はその1,000倍です。800 Gbps は、1秒に約100ギガバイトを送る速さに当たります（8ビット＝1バイトで割った本稿の計算）本稿の計算。一般の光回線の家庭向けサービスの数百倍にあたるのですが、数千個のチップが話し合うAIの学習では、それでも「数十テラ」が必要とされます。
8. 構想の中身 ― Suncatcher・スタークラウド・ASCEND・申請
各構想は、同じ「宇宙で計算する」でも、設計の考え方が違います。ここでは優劣をつけず、公表されている範囲で違いだけを並べます。
- Project Suncatcher（Google）：小型衛星を多数、近接して飛ばし、光リンクで結ぶ「分散型」。論文は、81機・半径1 kmの群れを例にし、高度は約650 km、隣どうしは約100〜200 m の距離と書く。論文は査読前のプレプリントで、Google 自身が「研究の段階」と位置づけている 事実［参考資料2・1］
- Starcloud：大きな太陽電池と放熱板を持つ「一体型」の大型データセンターを将来構想とし、同社の白書は幅4 km 四方・5 GW の例を示す。まず小型衛星 Starcloud-1 で H100 を実証した。構想の数値は企業の見積り 事実未確定／将来［参考資料6・3・4］
- ASCEND（欧州）：環境への影響の比較と、軌道上で組み立てる技術的な可能性を調べた調査。発表では、水を使わない冷却と、排出の少ない打ち上げ機の開発が前提とされる 未確定／将来［参考資料9］
- SpaceX の申請：最大100万機の衛星で、主に光の衛星間リンクを使う「軌道上データセンター」。許可の有無は未確認 未確定／将来［参考資料8］
FCC の公示（DA 26-113）は、申請を受理し、意見を求めたことを示すだけで、許可ではありません。申請書にも、通常求められる展開の期限や保証金を免除してほしいという要望（免除申請）が含まれています 事実［参考資料8］。許可と実際の打ち上げは別の段階です。同じく、白書や調査の「2050年までに1 GW」も、目標であって計画の確定ではありません。
9. 素材技術者の視点
チップの熱は、接合部、熱界面材料（TIM）、ヒートスプレッダー、ヒートパイプや冷却液の流路、放熱板の順に流れ、最後に赤外線として出ていきます。Google の論文も、先端のTPUの熱を真空で逃がすには「先進的な熱界面材料と、できれば受動的な熱輸送」が必須だと述べています 事実［参考資料1］。地上のように空気で冷やせないので、各界面の熱抵抗と、その温度サイクルでの劣化（はがれ、ポンプアウト）が、そのまま寿命と規模を決めます。本シリーズ「宇宙機の熱制御」「熱制御材料と放射冷却」編で扱う材料が、そのまま計算機の足元を支えます。
放熱板は、赤外線をよく放出する（放射率が高い）一方で、日射を吸収しにくい（吸収率が低い）表面が理想です。Starcloud の白書の計算でも、放射率0.92・吸収率0.09という値が使われ、正味の放熱量は、日射と地球からの熱の吸収分で約18%小さくなります（770.5 → 633.1 W/m²）本稿の計算［参考資料6］。ただし、軌道上で紫外線・原子状酸素・粒子を浴びると、塗膜やフィルムの吸収率が時間とともに上がる（劣化する）ことがあります。熱制御材料の測定法は ECSS-Q-ST-70-09C に「熱光学特性の測定」として定められています 事実［参考資料19］。数年の寿命にわたる値を読むときは、初期値か、劣化後の値かを必ず確かめてください。
先端のAIチップを宇宙で使う動きは、市販の部品（COTS）を宇宙に持ち込む流れの先にあります。欧州の標準 ECSS-Q-ST-60-13C Rev.2（2025年4月30日発行）は、宇宙機での市販のEEE部品（電気・電子・電気機械部品）の扱いを定めています 事実［参考資料19］。遮蔽は質量が増えるので、容器を大きくするほど面積あたりの遮蔽質量が相対的に小さくなる、という考え方（Starcloud の白書）もあります 事実［参考資料6］。素材の側では、遮蔽材（アルミ、タンタルなど）と、基板・封止材・はんだの放射線耐性を、質量・熱・コストと一緒に最適化することになります。本稿では、これらの個別の材料や厚さの数値は確認できなかったため扱いません。
Google の論文は、故障したチップを人が交換できない軌道上では、予備を多めに積む（冗長化）のが最も簡単な対策だとし、地上との高速光通信や軌道上での修理は、これからの課題としています 事実［参考資料1］。素材の目では、数年〜10年のあいだ、補修なしで性能が劣化しない界面・接着・コーティングが、費用を左右する最大の隠れた要素に見えます（推測）。
10. 評価・標準の読み方
軌道上コンピューティングの「ものさし」は、1つの数字では決まりません。①どの段階まで実証されたか（技術成熟度）、②放射線に何rad、何MeVまで耐えたか（総線量・単一事象の試験）、③熱真空で動いたか、④どれだけの仕事を、どれだけの電力でできたか、の組み合わせで読みます。ただし、軌道上の演算性能を比べる標準的な手法は、確認できませんでした。数字（TOPSやGPU枚数）だけでは、実際の持続的な性能は分かりません。
| 評価項目 | 代表的な試験・評価手法（名称・出典） | 標準・指針 | 読み方の注意 |
|---|---|---|---|
| 実証の段階 | 技術成熟度レベル（TRL）で、構想から飛行実績までを段階づける。本稿の4段階は本稿の計算の簡略化 | ISO 16290:2013 "Space systems — Definition of the Technology Readiness Levels (TRLs) and their criteria of assessment"（2024年に再確認）［参考資料23］事実 | 同じ段階でも規模が違う。チップ1枚の実証は、データセンターの実証ではない |
| 累積線量（TID） | 地上の線源・加速器で、素子を段階的に照射して電気特性を測る。Google は67 MeV の陽子で試験 事実 | ESCC 22900 Issue 5 "Total Dose Steady-State Irradiation Test Method"［参考資料20］事実／ECSS-Q-ST-60-15C Rev.1 "Radiation hardness assurance"（2025年3月20日）［参考資料19］事実 | 線量は遮蔽・軌道・期間で決まる。「何rad(Si)」とだけ書かれた数字は条件を確認する |
| 単一事象効果（SEE） | 重イオンまたは陽子を当てて、誤動作の起きやすさ（断面積）を測る | ESCC 25100 Issue 2 "Single Event Effects Test Method and Guidelines"［参考資料20］事実／JEDEC JESD57A（重イオン、2017年11月）［参考資料21］事実／JEDEC JESD234（陽子 40〜500 MeV、2013年10月）［参考資料22］事実 | AIの学習では「気づかれない誤り」が問題。誤り率だけでなく検出の仕組みも見る |
| 市販部品の使い方 | 部品ごとの試験結果と、システム側の誤り検出・冗長化を組み合わせる | ECSS-Q-ST-60-13C Rev.2 "Commercial electrical, electronic and electromechanical (EEE) components"（2025年4月30日）［参考資料19］事実 | 標準の本文は確認していない。題名と発行日のみ |
| 熱・熱真空 | 熱真空中で温度を保って動かし、放熱が設計どおりかを確かめる。軌道上では BUPT-1 のように温度・電力を記録する 事実 | ECSS-E-ST-31C "Thermal control"（2008年11月15日）／ECSS-E-ST-10-03C Rev.1 "Testing"（2022年5月31日）／ECSS-Q-ST-70-09C "Measurements of thermo-optical properties of thermal control materials"（2008年7月31日）［参考資料19］事実 | 地上の熱真空試験と軌道上の挙動は違う。太陽・地球・影の条件で変わる |
| 宇宙環境の定義 | 軌道ごとの放射線・温度などの環境モデル | ECSS-E-ST-10-04C Rev.1 "Space environment"（2020年6月15日）［参考資料19］事実 | 標準の環境モデルと、実際の宇宙天気の変動は別 |
| 演算性能・電力効率（軌道上） | 確認できなかった（軌道上の計算機の性能を比べる標準的な手法は確認できなかった。BUPT-1 は温度・電力の条件下の持続的な計算量を重視する 事実） | 確認できなかった | ピークのTOPSやGPU枚数は、持続的な性能を表さない |
| 計画・目標 | —（評価ではなく計画）。Suncatcher 試作2機（2027年初頭まで）、Starcloud-2（2027年まで）、ASCEND（2050年より前に1 GW をめざす）未確定／将来 | 確認できなかった（標準はない） | 計画と達成は別。延期・変更は珍しくない |
表の整理は本稿の計算（整理）。ECSS の番号・題名・発行日は ECSS の一覧で、ESCC の Issue は ESCC の一覧で、JEDEC と ISO は各公式ページで確認しました（確認日 2026年10月17日）。標準の本文は確認していません。
読み方の注意（素材技術者向け）
- 地上試験と軌道上の実績は別です：Google の陽子試験は地上の加速器の結果で、軌道上の長期の故障率ではありません。BUPT-1 の実測は小さな衛星の約4か月で、データセンター規模の熱設計を保証しません。
- 企業の発表と、第三者の検証は別です：Starcloud-1 の学習・動作の成果、HPE の20,000倍の高速化、ASCEND の経済性は、いずれも企業の発表です。第三者による再現は確認できていません。
- 標準は推奨か要求かを確認してください：ECSS は欧州の宇宙事業で適用される標準で、使うかどうかは契約や調達の条件で決まります。JEDEC の試験規格は、試験の進め方を定める文書です。いずれも「軌道上でデータセンターとして使える」ことを保証する規格ではありません。
- 計画と達成は別です：2027年や2050年の目標は、確定した事実ではありません。
11. 用語集
- 軌道
- 落ち続けながら、横に十分速く進むので地面に当たらない状態。
- 低軌道（LEO）
- 高度およそ数百〜2,000 kmの軌道。地球を約90分で1周する。
- 静止軌道（GEO）
- 高度約35,786 km。地上から見て止まって見える軌道。
- 太陽同期軌道
- 軌道面と太陽の向きが一定に保たれる軌道。夜明け・夕暮れの境をたどる型は、ほぼ常に日が当たる。
- 軌道上コンピューティング
- 衛星や宇宙機の上でデータ処理やAIを行うこと。
- 宇宙データセンター
- 軌道上に多数の計算機を置いて、大規模な処理を行う構想。現時点では構想・研究の段階。
- エッジ処理
- データが生まれる場所の近くで処理すること。
- GPU／TPU
- AIの計算に使う並列演算のチップ。TPUはGoogleのAI用チップ。
- H100
- NVIDIAのデータセンター向けGPU。SXM版の最大消費電力は700 W。
- HBM
- チップの近くに積み重ねた高速メモリ。
- 総日射量
- 地球軌道で太陽に正対する面に届く単位面積あたりの日射。約1,361 W/m²。
- 放射（熱放射）
- 物体が赤外線として熱を出すこと。真空で熱が逃げる唯一の手段。
- 放射率
- 表面がどれだけ熱を放射しやすいかを0〜1で表した値。
- 吸収率
- 表面が日射をどれだけ吸収するかを0〜1で表した値。
- ステファン・ボルツマンの法則
- 放射される熱が絶対温度の4乗に比例するという法則。
- ヒートパイプ
- 内部の液体の蒸発・凝縮で熱を運ぶ密閉管。
- 熱界面材料（TIM）
- 接する2つの面の隙間を埋めて熱を伝えやすくする材料。
- 放電深度（DoD）
- 電池の容量のうち使った割合。
- 累積線量（TID）
- 放射線を浴び続けた合計の量。単位は rad または Gy。
- 単一事象効果（SEE）
- 1個の粒子で起きる誤動作（ビット反転など）。
- サイレントデータ破損（SDC）
- 誤りに気づかれないまま、間違った結果が出ること。
- COTS
- 宇宙専用ではない、市販の部品や機器。
- 技術成熟度（TRL）
- 技術が構想から実運用までのどの段階にあるかを段階づけた指標。
- 光リンク
- レーザー光で行う通信。
- ISS
- 国際宇宙ステーション。高度約400 kmの低軌道にある有人施設。
12. 参考資料（一次情報）
- Agüera y Arcas B. et al. (Google) "Towards a future space-based, highly scalable AI infrastructure system design", arXiv:2511.19468 v2（2026年6月17日改訂。プレプリント） — arxiv.org/abs/2511.19468
- Beals T. (Google Research) "Exploring a space-based, scalable AI infrastructure system design"（Project Suncatcher の紹介。2025年11月4日） — research.google/blog
- Lee A. (NVIDIA) "How Starcloud Is Bringing Data Centers to Outer Space"（打ち上げ前の紹介記事。2025年10月15日） — blogs.nvidia.com/blog/starcloud
- Starcloud, Inc. "Starcloud-1" のページ（企業の公式ページ。確認日 2026年10月17日） — starcloud.com/starcloud-1
- Starcloud, Inc. "Starcloud-2" のページ（企業の公式ページ。確認日 2026年10月17日） — starcloud.com/starcloud-2
- Feilden E., Oltean A., Johnston P. (Lumen Orbit／Starcloud) "Why we should train AI in space", White Paper v1.03（2024年9月。企業の構想文書） — starcloud.com/wp
- Axiom Space "Axiom Space, Kepler Ready Orbital Computing for Quantum Era"（プレスリリース、2026年10月6日） — axiomspace.com/release/axiom-space-kepler-ready-orbital-computing-for-quantum-era
- FCC Space Bureau DA 26-113 "Space Bureau Accepts for Filing SpaceX's Application for Orbital Data Centers"（公示、2026年2月4日） — docs.fcc.gov/public/attachments/DA-26-113A1.pdf
- Thales Alenia Space "Thales Alenia Space reveals results of ASCEND feasibility study on space data centers"（プレスリリース、2024年6月27日） — thalesaleniaspace.com/en/press-releases/…ascend…
- Giuffrida G. et al. "The Φ-Sat-1 Mission: The First On-Board Deep Neural Network Demonstrator for Satellite Earth Observation", IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 60 (2022), DOI 10.1109/TGRS.2021.3125567 — doi.org/10.1109/TGRS.2021.3125567
- ESA "Vega V16 launch live with SSMS and ESAIL"（打ち上げ中継の案内。Φ-sat-1 を載せた FSSCat が搭載されると記載） — esa.int/…/Vega_V16_launch_live_with_SSMS_and_ESAIL
- Cratere A. et al. "Efficient FPGA-accelerated Convolutional Neural Networks for Cloud Detection on CubeSats", IEEE J. Miniaturization for Air and Space Systems（2025。CloudScout の既報値を紹介）, DOI 10.1109/JMASS.2025.3533018。プレプリント — arxiv.org/abs/2504.03891
- Hewlett Packard Enterprise "Hewlett Packard Enterprise drives innovation at the extreme edge on the International Space Station with 24 completed experiments"（プレスリリース、2022年4月4日） — hpe.com/…/24-completed-experiments.html
- Li Q. et al. "AI Infrastructure in Space: How Far Can We Go?", arXiv:2608.21034（2026年8月21日。査読前のプレプリント） — arxiv.org/abs/2608.21034
- Kopp G., Lean J. L. "A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance", Geophys. Res. Lett. 38, L01706 (2011)（NASA の論文要旨ページ） — espo.nasa.gov/node/30086
- NIST CODATA 2022 "Stefan-Boltzmann constant" — physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?sigma
- NVIDIA "NVIDIA H100 Tensor Core GPU"（製品ページ。最大消費電力 TDP：SXM 版で最大 700 W〔構成により変更可〕） — nvidia.com/en-us/data-center/h100
- NASA "Space Station Facts and Figures"（太陽電池アレイ8枚で 75〜90 kW） — nasa.gov/…/space-station-facts-and-figures
- ECSS "List of published ECSS Standards (long)"（規格の番号・題名・発行日の一覧。確認日 2026年10月17日） — ecss.nl/list-of-published-ecss-standards-long
- ESCC (ESA) ESCC 発行済み基本仕様書の一覧（ESCC 22900〔Issue 5〕、ESCC 25100〔Issue 2〕） — escies.org/specification/listpubspecs
- JEDEC JESD57A "Test Procedure for the Management of Single-Event Effects in Semiconductor Devices from Heavy Ion Irradiation"（2017年11月） — jedec.org/standards-documents/docs/jesd-57
- JEDEC JESD234 "Test Standard for the Measurement of Proton Radiation Single Event Effects in Electronic Devices"（2013年10月） — jedec.org/standards-documents/docs/jesd234
- ISO ISO 16290:2013 "Space systems — Definition of the Technology Readiness Levels (TRLs) and their criteria of assessment" — iso.org/standard/56064.html
13. 主張と出典の対応表（監査）
| 本文の主張 | 根拠 | 区分 |
|---|---|---|
| Suncatcher：TPU付き太陽電池駆動の衛星群、太陽同期軌道、81機・半径1 kmの例、高度約650 km、隣の距離100〜200 m、地上装置で800 Gbps（双方向計1.6 Tbps）、Planet と試作2機を2027年初頭までに（計画） | Google の公式ブログ（2025年11月4日）と論文（arXiv v2） 出典2 https://research.google/blog/exploring-a-space-based-scalable-ai-infrastructure-system-design/ 出典1 https://arxiv.org/abs/2511.19468 | 事実 |
| Trillium TPU の67 MeV陽子試験：年約150 rad(Si)・5年約750、HBMの異常は2 krad(Si)から、最大15 krad(Si)まで致命的故障なし、約17 radに1回のSDC | Google の論文（企業の報告） 出典1 https://arxiv.org/abs/2511.19468 | 事実 |
| 打ち上げ価格が1 kgあたり約200ドル以下になれば地上並みの費用になりうるという見積り（2030年代中ごろの仮定） | Google の論文の仮定 出典1 https://arxiv.org/abs/2511.19468 | 未確定／将来 |
| Starcloud-1：約60 kg・H100を1枚、2025年11月に打ち上げ、学習と動作の成果（企業の主張） | NVIDIA の記事と Starcloud の公式ページ 出典3 https://blogs.nvidia.com/blog/starcloud/ 出典4 https://www.starcloud.com/starcloud-1 | 事実 |
| Starcloud-2 は2027年までに完全稼働（企業の計画）。5 GW・幅約4 km の構想、放熱板の仮定（放射率0.92、吸収率0.09、正味633 W/m²） | Starcloud の公式ページと白書（企業の構想文書） 出典5 https://www.starcloud.com/starcloud-2 出典6 https://starcloud.com/wp 出典3 https://blogs.nvidia.com/blog/starcloud/ | 未確定／将来 |
| Axiom ARC-1・ARC-2：2026年に打ち上げ、2ノード運用、ノード間・地上との通信を確認、試作基盤、2.5 Gbpsの光リンク、次は軌道上のPQC実証 | Axiom Space のプレスリリース（2026年10月6日） 出典7 https://www.axiomspace.com/release/axiom-space-kepler-ready-orbital-computing-for-quantum-era | 事実 |
| SpaceX の申請：最大100万機、高度500〜2,000 km、2026年2月4日に受理・意見募集、免除申請を含む。許可の有無は確認できなかった | FCC 公示 DA 26-113 出典8 https://docs.fcc.gov/public/attachments/DA-26-113A1.pdf | 未確定／将来 |
| ASCEND：2023年開始・欧州委員会の資金、2024年6月27日に結果発表、2050年より前に1 GWをめざす、水を使わない冷却 | Thales Alenia Space のプレスリリース 出典9 https://www.thalesaleniaspace.com/en/press-releases/thales-alenia-space-reveals-results-ascend-feasibility-study-space-data-centers-0 | 未確定／将来 |
| Φsat-1：初の衛星搭載のディープニューラルネットワーク実証、Myriad 2 による雲判定、打ち上げ予告日、既報の精度・電力・時間 | 論文、ESA の打ち上げ案内、後続論文の紹介 出典10 https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3125567 出典11 https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Transmissions/2020/09/Vega_V16_launch_live_with_SSMS_and_ESAIL 出典12 https://arxiv.org/abs/2504.03891 | 事実 |
| HPE SBC-2：2021年2月打ち上げ・5月設置、24件の実験、1.8 GBが92 KBに（12.2時間→約2秒） | HPE のプレスリリース（企業の発表） 出典13 https://www.hpe.com/us/en/newsroom/press-release/2022/04/hewlett-packard-enterprise-drives-innovation-at-the-extreme-edge-on-the-international-space-station-with-24-completed-experiments.html | 事実 |
| BUPT-1：12U、約490 km、市販ボード、約4か月、30 ℃の上限まで約9時間／2台で約40分、DoD 約16%→約35%（上限30%）、放射線は制約でなかった | arXiv:2608.21034（プレプリント） 出典14 https://arxiv.org/abs/2608.21034 | 事実 |
| 総日射量 1360.8 ± 0.5 W/m²、ステファン・ボルツマン定数 5.670374419×10⁻⁸、H100の最大700 W、ISS の発電 75〜90 kW | NASA、NIST、NVIDIA の公式ページ 出典15 https://espo.nasa.gov/node/30086 出典16 https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?sigma 出典17 https://www.nvidia.com/en-us/data-center/h100/ 出典18 https://www.nasa.gov/international-space-station/space-station-facts-and-figures/ | 事実 |
| ECSS の番号・題名・発行日（Q-ST-60-15C Rev.1、Q-ST-60-13C Rev.2、E-ST-31C、E-ST-10-03C Rev.1、E-ST-10-04C Rev.1、Q-ST-70-09C） | ECSS の公開規格一覧 出典19 https://ecss.nl/list-of-published-ecss-standards-long/ | 事実 |
| ESCC 22900 Issue 5、ESCC 25100 Issue 2、JESD57A（2017年11月）、JESD234（2013年10月）、ISO 16290:2013（2024年再確認）の番号・題名・状態 | ESCC の一覧、JEDEC、ISO の公式ページ 出典20 https://escies.org/specification/listpubspecs?pubcode=1&family=1 出典21 https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd-57 出典22 https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd234 出典23 https://www.iso.org/standard/56064.html | 事実 |
| 1 MW に必要な面積（約3,711 m²、約1,580 m²）、チップ約1,430枚、放射の曲線、年約8.8回のSDC、約360万回に1回、500 kmの周期約95分・影最長約36分、光の遅れ（1.7 ms、119 ms、1.3 s） | 本稿の計算（Python。上の仮定による） | 本稿の計算 |
| 商用サービスとして軌道上のデータセンターが運用されていることを示す一次資料、第三者による Starcloud-1 の成果の検証、SpaceX 申請のその後の決定、軌道上の演算性能の標準的な比較手法 | 本稿の調査範囲では確認できなかったため記載していない（解説） | 解説 |
| 「申請＝実現ではない」「申請と受理と許可は別」「ずっと日が当たっても電力は無料ではない」「宇宙のAIとデータセンターは別」という読み取り・説明 | 公表内容にもとづく本記事の整理・解説 | 解説 |
最終更新：2026年10月17日／出典は一次情報（論文・プレプリント、公的機関と企業の公式ページ、FCC の公示、ECSS・ESCC・JEDEC・ISO の公式ページ）に限定しています。企業の発表は企業の主張として扱い、第三者の検証は確認できていません。数値の計算例は本稿の説明用で、実在の衛星の設計値ではありません。商用サービスとして運用される軌道上データセンターの一次資料、SpaceX 申請のその後の決定、軌道上の演算性能の標準的な比較手法は、確認できなかったため記載していません。図は説明用の概念図または本稿の計算を含む作図で、図1と図9はAI画像の枠（画像は未設置）です。