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お役立ちコラム 2025.12.05

宇宙太陽光発電とは？仕組み・メリットと課題を解説

「宇宙に発電所をつくり、地球にエネルギーを届ける」-まるでSF映画のようなこのアイデアが、いま現実のものになろうとしています。

宇宙太陽光発電（SSPS）は、地上の太陽光発電がかかえる「天候に左右される」「夜は発電できない」といった問題を根本から解決できる究極の再生可能エネルギーとして、世界中で研究開発が加速しています。

日本ではJAXAや京都大学を中心に長年の研究が続けられており、2025年度には宇宙空間から地上へマイクロ波でエネルギーを送る実証実験が予定されているのです。

この記事では、宇宙太陽光発電の基礎知識から仕組み、メリット・課題、そして世界各国の開発動向まで、わかりやすく解説していきます。

エネルギー問題や環境問題に関心をおもちの方は、ぜひ最後までお読みください。

宇宙太陽光発電の基礎知識

宇宙太陽光発電（SSPS）とは

宇宙太陽光発電とは、宇宙空間に設置した太陽光パネルで発電し、そのエネルギーを地球に送るという壮大なシステムのことです。

英語では「Space Solar Power Systems」と呼ばれ、頭文字をとってSSPSと略されています。

「宇宙に浮かぶ発電所」とも表現されるこのシステムは、1968年にアメリカの科学者ピーター・グレイザー博士によってはじめて提唱されました。

当時はアポロ計画が推進されていた時代であり、宇宙開発への関心が高まっていたことが背景にあります。

宇宙太陽光発電の基本的なしくみは、以下のとおりです。

地球の軌道上（おもに静止軌道、高度約36,000km）に巨大な太陽光パネルを搭載した人工衛星を配置する
衛星で発電した電力をマイクロ波またはレーザー光に変換する
変換したエネルギーを地上の受電施設に向けて送る
地上でふたたび電力に変換し、一般家庭や産業に供給する

このシステムが実現すれば、化石燃料に頼らない社会を構築できる可能性があります。

そのため宇宙太陽光発電は、エネルギー問題や気候変動問題、環境問題といった人類が直面する地球規模の課題を解決できる技術として期待されているのです。

JAXAでは、21世紀半ば以降の実用化を見すえて研究開発を進めています。

項目	内容
正式名称	宇宙太陽光発電システム（Space Solar Power Systems）
略称	SSPS
提唱者	ピーター・グレイザー博士（アメリカ）
提唱年	1968年
発電場所	静止軌道（高度約36,000km）
送電方式	マイクロ波またはレーザー光
実用化目標	2050年ごろ

宇宙太陽光発電は、単なる夢物語ではありません。

すでに原理的には実現可能な段階まで技術が進んでおり、世界各国で実証実験がおこなわれています。

地上の太陽光発電との違い

宇宙太陽光発電は、わたしたちがよく知る地上の太陽光発電とどのように異なるのでしょうか。

もっとも大きな違いは、発電できる時間と安定性にあります。

地上に設置されたソーラーパネルは、夜間はもちろん発電できませんし、曇りや雨の日は発電量が大きく落ちてしまいます。

日本における地上の太陽光発電の**設備稼働率は約14〜15%**にすぎません。

一方、宇宙空間では大気や雲に遮られることがないため、ほぼ24時間365日にわたって発電を続けられます。

静止軌道にある衛星が地球の影に入るのは、春分の日と秋分の日の周辺のわずかな時間だけです。

そのため宇宙太陽光発電の設備稼働率は90%以上に達すると試算されています。

また、宇宙空間では太陽光の強度が地上よりも約1.4倍高いという特徴もあります。

地上では太陽光が大気中を通過するあいだに、一部のエネルギーが吸収されたり散乱されたりしてしまうためです。

宇宙では太陽光をダイレクトに受けとれるので、同じ面積の太陽光パネルからより多くの電力を生成できるのです。

比較項目	地上の太陽光発電	宇宙太陽光発電
発電可能時間	日中のみ	ほぼ24時間
天候の影響	大きく受ける	ほとんど受けない
設備稼働率	約14〜15%	約90%以上
太陽光の強度	大気により減衰	地上の約1.4倍
自然災害の影響	受けやすい	受けにくい
設置場所	土地が必要	宇宙空間
送電網への依存	高い	低い（無線送電）

さらに、地上の太陽光発電では広大な土地を確保する必要があります。

メガソーラー施設を建設するには、森林を伐採したり農地を転用したりするケースもあり、環境への影響が問題となることがあります。

宇宙太陽光発電であれば、発電設備は宇宙空間に設置するため、地上の土地利用に関する問題を回避できるのです。

加えて、地震や台風といった地上の自然災害の影響を受けにくいという利点もあります。

災害時にも安定した電力供給が可能となるため、エネルギー安全保障の観点からも注目されています。

宇宙太陽光発電の仕組みと技術

発電から送電までの仕組み

宇宙太陽光発電システムでは、発電したエネルギーをワイヤレスで地球に届けます。

電線を使わずに宇宙から地上へエネルギーを送るという、非常にユニークな技術が用いられているのです。

発電から送電、そして地上での受電までの流れを詳しく見ていきましょう。

第1段階：宇宙空間での発電

まず、地球の静止軌道（高度約36,000km）に巨大な太陽光パネルを搭載した人工衛星を配置します。

この衛星は常に地球の同じ位置の上空にとどまるため、地上の受電施設との位置関係を一定に保てるのです。

衛星に搭載された太陽光パネルで太陽光を受け、電気エネルギーを生成します。

現在の構想では、約2〜3km四方という巨大な太陽光パネルを宇宙空間に展開することが想定されています。

第2段階：エネルギーの変換

発電した電気エネルギーは、そのままでは宇宙から地上に送ることができません。

そこで、電気エネルギーをマイクロ波（電波の一種）またはレーザー光に変換します。

これらの電磁波は真空の宇宙空間を高速で伝わることができ、長距離のエネルギー伝送に適しているのです。

第3段階：地上への送電

変換されたマイクロ波またはレーザー光は、衛星に搭載された送電アンテナから地球に向けて発射されます。

ビームは地上の受電施設に正確に照射されるよう、高精度で方向制御がおこなわれます。

第4段階：地上での受電と再変換

地上にはレクテナと呼ばれる受電アンテナが設置されています。

レクテナはマイクロ波を受信して直流電力に変換する装置で、その名前は「Rectifying Antenna」（整流アンテナ）に由来します。

マイクロ波を使用する場合、受電施設の直径は約2〜4kmにもなる巨大なものが必要とされています。

受電したエネルギーは交流電力に変換され、既存の送電網を通じて一般家庭や工場などに届けられます。

宇宙での発電：巨大な太陽光パネルで太陽光を電気に変換
エネルギー変換：電気をマイクロ波またはレーザー光に変換
宇宙からの送電：電磁波として地球に向けて発射
地上での受電：レクテナで電磁波を受信し、電力に再変換
電力供給：既存の送電網を通じて各地に配電

安全性についても十分な配慮がなされています。

マイクロ波のビームは広く薄く拡散される設計となっており、中心部でも真夏の太陽と同程度の出力密度に抑えられます。

また、万が一ビームがアンテナから外れた場合には自動的に送電を停止する安全装置も組み込まれる予定です。

マイクロ波型とレーザー光型の違い

宇宙太陽光発電には、おもにマイクロ波方式とレーザー方式の2種類の送電方法があります。

それぞれに長所と短所があり、研究開発の現場では両方のアプローチが進められています。

マイクロ波方式の特徴

マイクロ波方式は、現在の宇宙太陽光発電研究において主流となっているアプローチです。

マイクロ波とは、周波数が約1〜10GHzの電波のことで、電子レンジなどにも使われている身近なエネルギーです。

宇宙太陽光発電では、おもに5.8GHz帯の周波数が検討されています。

最大の利点は、大気の影響をほとんど受けないことです。

「電波の窓」と呼ばれる周波数帯を使用することで、雨や雲があってもエネルギーを効率よく伝送できます。

つまり、天候に左右されず安定した送電が可能なのです。

また、マイクロ波のビーム方向は電子的に制御できるため、機械的な駆動部品が少なくて済むというメリットもあります。

一方で、マイクロ波はビームが広がりやすいという特性があります。

そのため、宇宙と地上の両方に非常に大きなアンテナが必要となり、システム全体が大規模になってしまいます。

レーザー方式の特徴

レーザー方式は、太陽光のエネルギーをレーザー光に変換して地上に送る方法です。

レーザーはマイクロ波とくらべて波長が4〜5桁ほど短いため、ビームの広がり角がきわめて小さいのが特徴です。

この特性により、装置やシステムを大幅に小型化できる可能性があります。

また、地上の既存の太陽光発電設備をそのまま受光サイトとして活用できる可能性もあり、インフラ整備のコスト削減が期待されています。

しかし、レーザー光は大気や雲による吸収・散乱の影響を大きく受けるというデメリットがあります。

曇りの日や雨の日には送電効率が著しく低下し、場合によっては送電が遮断されてしまう可能性があるのです。

さらに、エネルギー密度が高いため安全性への配慮がより重要になります。

レーザービームの方向制御には高い精度が求められ、機械的な精密制御が不可欠となります。

比較項目	マイクロ波方式	レーザー方式
天候の影響	ほとんど受けない	大きく受ける
システムサイズ	大型（km級のアンテナが必要）	小型化が可能
ビーム制御	電子的に制御可能	機械的な精密制御が必要
エネルギー密度	比較的低い（安全）	高い（安全対策が重要）
既存設備の活用	専用のレクテナが必要	太陽光発電設備を活用可能
研究の主流	世界的に主流	日本やNTTなどが研究中

日本では、JAXAや京都大学がマイクロ波方式の研究をリードしてきました。

2019年には、マイクロ波送電用のフェーズドアレイアンテナによるワイヤレス電力伝送に世界で初めて成功しています。

一方、NTTはレーザー方式の研究を進めており、太陽光を直接レーザーに変換する太陽光励起レーザーという独自技術の開発に取り組んでいます。

将来的には、天候や用途に応じて両方の方式を組み合わせて使用することも検討されています。

メリット・課題と世界の動向

宇宙太陽光発電のメリットと課題

宇宙太陽光発電は「夢の発電」と呼ばれるほど大きな可能性を秘めていますが、実用化に向けてはさまざまな課題も存在します。

ここでは、メリットと課題の両面をくわしく見ていきましょう。

宇宙太陽光発電のメリット

宇宙太陽光発電がもつ最大のメリットは、安定したエネルギー供給が可能なことです。

地上の太陽光発電では避けられない「昼夜の変化」や「天候の影響」を、宇宙空間ではほぼ完全に克服できます。

静止軌道上の衛星は年間を通じて約90%以上の稼働率を達成でき、ベースロード電源としての役割を果たせる可能性があります。

また、CO2をほとんど排出しないクリーンなエネルギー源であることも重要なメリットです。

発電時に温室効果ガスを出さないため、気候変動対策として大きな貢献が期待されています。

化石燃料に頼らない社会を実現するための有力な選択肢といえるでしょう。

さらに、宇宙太陽光発電には送電先を柔軟に切り替えられるという特徴があります。

無線送電技術を用いているため、災害で地上の送電網が寸断された地域にも、空から電力を届けることが可能なのです。

エネルギー安全保障の観点からも、その価値は非常に高いといえます。

24時間365日の発電：昼夜や天候に左右されない安定供給
高い発電効率：地上の約1.4倍の太陽光強度を活用
CO2排出ゼロ：気候変動対策に貢献するクリーンエネルギー
土地の制約なし：宇宙空間を利用するため地上の土地が不要
災害に強い：地震や台風などの地上災害の影響を受けない
送電先の切り替え：電力を必要とする地域に柔軟に供給可能

宇宙太陽光発電の課題

一方で、宇宙太陽光発電の実用化にはいくつかの大きな課題が残されています。

もっとも深刻なのは、莫大なコストの問題です。

NASAの2024年の報告書によると、宇宙太陽光発電は地上の太陽光発電や風力発電とくらべて最低でも約35倍のコストがかかると試算されています。

巨大な衛星を宇宙に打ち上げ、地上にも大規模な受電施設を建設する必要があるため、初期投資が非常に高額になるのです。

技術的な課題も山積しています。

宇宙空間では宇宙塵やスペースデブリ（宇宙ゴミ）との衝突リスクがあり、設備の損傷や劣化への対策が必要です。

また、約36,000kmもの距離を隔てて高精度なビーム制御をおこなう技術、km級の巨大構造物を宇宙で組み立てる技術なども、まだ確立されていません。

メンテナンスの困難さも見過ごせない課題です。

地上の太陽光発電設備であれば故障しても修理は比較的容易ですが、宇宙空間での修理は現在の技術では非常にむずかしいのが現状です。

修理用ロボットの開発なども進められていますが、実用化にはまだ時間がかかりそうです。

カテゴリ	具体的な課題
コスト面	打ち上げ費用、建設費用が莫大（地上の約35倍）
技術面	高精度ビーム制御、km級構造物の宇宙組み立て
耐久性	宇宙塵・デブリ対策、材料の劣化対策
メンテナンス	故障時の修理が困難
安全性	マイクロ波やレーザーの人体・環境への影響評価
制度面	国際的な周波数調整、宇宙空間の利用ルール

ただし、SpaceX社などによるロケット打ち上げコストの低下は、これらの課題解決に向けた追い風となっています。

技術開発が進み、コストが下がれば、宇宙太陽光発電が経済的に成立する日も遠くないかもしれません。

各国の開発状況と将来性

宇宙太陽光発電の研究開発は、いまや国際的な競争の舞台となっています。

とくにここ数年は、欧米や中国で1億ドル規模の大型プロジェクトが複数立ち上がり、研究が加速しています。

各国の動向を見ていきましょう。

日本の開発状況

日本は宇宙太陽光発電の分野で世界をリードする存在です。

1980年代以降、京都大学やJAXAを中心に研究が続けられてきました。

とくにマイクロ波によるワイヤレス送電技術では、世界トップクラスの技術力を有しています。

2019年には、マイクロ波送電用フェーズドアレイアンテナによるワイヤレス電力伝送に世界で初めて成功しました。

2024年2月には、経済産業省の支援のもと、発送電一体型パネルを使った実証実験が実施されています。

そして2025年度には、無線送電実証実験衛星「OHISAMA」を打ち上げ、宇宙空間から地上へのマイクロ波送電実験に挑む予定です。

日本の強みは、ワイヤレス給電技術を核とした産業応用志向の研究開発にあります。

2022年には世界に先駆けてマイクロ波のワイヤレス給電を制度整備し、IoTセンサーやドローンへの応用も視野に入れています。

アメリカの開発状況

アメリカでは、軍関係を中心に研究開発が進んでいます。

**空軍研究所（AFRL）**は、宇宙太陽光発電の軌道上実証プロジェクト「SSPIDR」を推進しており、約100億円規模の予算が投じられています。

戦場への電力供給など、軍事的な応用が主な目的とされています。

民間では、カリフォルニア工科大学が約100億円の予算でプロジェクトを進行中です。

2023年1月には小型実証機「SSPD-1」をSpaceX社のロケットで打ち上げ、宇宙から地球への送電実験に成功するという画期的な成果をあげました。

中国の開発状況

中国は宇宙開発競争の一環として、宇宙太陽光発電に積極的に取り組んでいます。

**中国空間技術研究院（CAST）**が研究をリードし、重慶市や西安市に実験基地を建設しています。

中国の計画は非常に野心的で、以下のようなロードマップを掲げています。

2025年まで：低軌道での100kW級実証を完了
2035年まで：100MW級試験機で電力供給を実証
2050年まで：静止軌道上にギガワット級商業宇宙太陽光発電所を建設

欧州の開発状況

欧州ではカーボンニュートラルを動機として研究が進んでいます。

**欧州宇宙機関（ESA）**は2022年11月、宇宙太陽光発電の実現可能性を調査するプロジェクト「SOLARIS」を開始しました。

約100億円の予算で、高効率太陽電池やワイヤレス電力伝送、軌道上ロボット組み立てなどの最先端技術を開発しています。

**イギリス宇宙局（UKSA）**は、2031年の衛星実証、2039年の初期運用、2043年の実用化という具体的な目標を掲げています。

国・地域	主な推進機関	特徴・動機	目標時期
日本	JAXA、京都大学	ワイヤレス給電技術、産業応用	2050年実用化
アメリカ	空軍研究所、カリフォルニア工科大学	軍事利用、民間研究	2050年ごろ
中国	中国空間技術研究院	宇宙開発競争	2050年商業化
欧州	ESA、イギリス宇宙局	カーボンニュートラル	2040年代実用化