──

ついに‥‥この日がやってまいりました。

地球観測衛星について、
JAXAさんにとことん聞いてきましたが、
パラボラアンテナ篇、
周波数調整篇‥‥と
じょじょにマニアックの度を深めてきて、
本日いよいよ。

安部

ラスボスの登場です。

──

はい、軌道力学篇。緊張しています。

高校の物理で無表情となり、
「ドップラー効果」以降の記憶が
まったくない自分としては、
はたして、
みなさんのお話を理解できるのか、
ひいては記事にできるのか‥‥。

安部

極めてマニアックな世界です。

──

ですよね。ざっくり言うと、
軌道計算をちゃんとやってなければ、
マズいってことですよね。

ロケットさんや人工衛星くん的には。

安部

そうです。すごいところからですね。
それはもう、そのとおりです。

軌道力学できちんと計算しなければ、
衛星は
どこへ飛んでいくかわかりません。
で、その計算の数式が、
もう、めちゃくちゃ難しいんです。
つまり衛星って、
太陽や地球など質量の大きな星から
さまざまな力を受けているから、
そこんとこ、うまいこと考慮して
飛んでいきましょうみたいな感じで。

──

なるほど。うまいこと。

安部

JAXAのなかでも、
軌道をきちんと理解している人間は
限られた者たちだけ‥‥。

──

そんなラスボスが４人も勢ぞろい。
いま、わたしの目の前に。

安部

はい。今日は「軌道計算」について
あらゆる角度から話せるよう、
各分野から専門家を集めてみました。

それではさっそくご紹介しましょう。
まずは、秋山さん。

秋山

はい、秋山です。現在は、
追跡ネットワーク技術センターという
部署に所属しています。

基本的には
筑波宇宙センターに勤務していまして、
地球のまわりを飛ぶ
人工衛星の軌道計算の設計をしてます。

安部

いわゆる「近地球」ですね。

──

近地球。

秋山

いまのところ、
月より手前を「近地球」と呼んでいます。

でも、月も、人類の利用可能な環境に
なりつつありますので、
いずれ月まで「近地球」に含まれるかも。

──

将来は、月が「ご近所さん」に‥‥。

安部

そうなんです。では次、松本さん。

松本

わたしも秋山と同じく、
追跡ネットワーク技術センターにいます。

実際、近地球における「軌道」となると
種類は限られてきます。
地上500キロくらいの「低軌道」と
地上３万6000キロの「静止軌道」と、
さらには
低軌道と静止軌道を継ぐ「遷移軌道」と。

──

遷移軌道‥‥。

松本

低軌道から静止軌道へ移行する軌道です。

近地球といった場合、
その３つに大きくわけることができます。
わたしは高精度軌道決定という、
衛星の軌道を
もっとも精密に決める研究をしています。

──

もっとも精密‥‥。
ラスボスの仕事に妥協なし‥‥。

地球周辺：将来の地球低軌道・近傍での活動風景（イメージ図）©JAXA

安部

宇宙空間を飛んでいる衛星を、
どれくらいのオーダーの精度で決めるか。
なかなかしびれる計算をしているんです。

では日南川さん、お願いします。

日南川

同じく追跡ネットワーク技術センターの
日南川と申します。

わたしも秋山や松本と同じように、
近宇宙という、
高度2000キロ以下の低軌道から
３万6000キロの静止軌道まで‥‥を、
主として取り扱っています。
そのうちどれかの専門というわけでなく、
人工衛星はすべて取り扱うのですが、
現在は、
低いほうの軌道を研究対象としています。

──

宇宙の中でも低い方‥‥ふむふむ。

日南川

地球の重力には「ムラ」があるんですね。
場所によって重力がガタガタなんです。

──

あ、そのウワサは聞いたことがあります。

場所によって重力に差があるらしいぞと。
ちょっとビックリしちゃいます。

日南川

つまり、人工衛星が
どのあたりを飛んでいるか‥‥によって、
地球に引っ張られる力の大きさが、
変わってきちゃうんです。

──

そんなにも、わかるほどちがうんですか。
重力って、場所によって。

日南川

いや、感覚的に肌で感じられる人間は
いないと思いますが、ちがいます。
人工衛星を飛ばすのに、
そのムラを正確に把握しておかないと、
軌道がズレてしまうんですね。

地球の質量が「完全に均一」だったら、
ズレずに、
クルックルまわってくれるんですけど。

──

重力差による軌道への影響があると。

日南川

人工衛星の未来の軌道を予測するとき、
重力の他にも
大きな影響を与える要因があるんです。

それが「空気の抵抗」なんです。
宇宙には空気がないと
思ってる方も多いとは思うんですけど。

──

そう教えられて生きてきました。40年以上。

日南川

実際にはうっすら空気があるんですよ。
正確には「大気」といいますが。

人工衛星って「秒速８キロ」くらいの
高速で飛んでいるので、
どれだけ「うっすら」だとしても、
相応の空気抵抗の影響を受けるんです。

──

へええ‥‥！

日南川

基本的には高度が高くなればなるほど
大気は薄くなっていきますが、
それもまた、場所によってまちまち。

しかも、大気の濃度には、
太陽の活動からの影響もあるんですね。
太陽の熱を受けると、
地球が温まって空気がぼうっと膨らむ。
そうなると、
空気抵抗がさらに強くなるんです。

──

さまざまな変数を考慮しつつ、
日々、衛星の軌道を考えてらっしゃる。

日南川

はい。

──

はああ‥‥すでに遥かなる気持ちです。

少し前に
「地球上から人工衛星を目視できたら
どんなふうに見えるか」
という動画を見たんですけど、
めっちゃ一瞬で通り過ぎていきました。

安部

ええ。

──

四万十川料理学園のキャシィ塚本の
「いま、何か走ったわね？」くらいの、
目にも止まらぬスピードで
「いま、何か飛んでった？」みたいな。

日南川

そうですね。

──

あんなスピードで飛んでいる物体でも、
微妙な重力や大気濃度のちがいで
軌道が上下しちゃうということですか。

日南川

そうなんです。

空気の抵抗を受けることで、
スピードが
遅くなったり早くなったりしますから。
秒速８キロとかで飛んでいるので、
少し影響を受けただけでも、
すぐに数キロくらいズレてしまいます。

──

その「未来の軌道の予測」って、
どれくらい先まで予想するんですか。

日南川

すばらしい質問をいただきました。

──

え、ホントですか。やった！（笑）

日南川

まず、そもそも、
なぜ予測する必要があるかというと、
地上から人工衛星を追跡するには、
パラボラアンテナを
衛星に向けないといけないんですが。

その場合には１週間くらい未来まで、
予測できればいいんです。

──

なるほど。

日南川

また、他の人工衛星や
宇宙ゴミつまりデブリなどの物体と
衛星が衝突しないようにすることも、
未来予測の目的のひとつ。

その場合には、そうですね、
１週間から最大20日くらい先まで。

──

正確に予想できるものなんですか、
衛星の軌道って。

先ほどおうかがいしたように、
地球の地点によって
重力とか大気濃度がちがうわけで、
それらに
いちいち影響を受けるんですよね。

日南川

がんばっています。

──

一筋縄ではいかない‥‥と。

日南川

簡単ではありません。

安部

ただ、宇宙に漂うゴミ「デブリ」も
よく話題になりますが、
彼らの計算する軌道予測が粗かった場合、
非常にマズいことになる。

大丈夫なはずの方向へ避けたはずなのに、
「そっちにデブリがいました」では、
バーンとぶつかってしまいます。
彼らが、正確に予測しているからこそ、
今日もぶつかったりしていないわけです。

準天頂衛星の軌道 ©JAXA