安部

ちなみに秋山さんは
SLRにも関わっていらっしゃいますね。

──

SLR‥‥とおっしゃいますと‥‥。

秋山

レーザーを使って対象との距離を測る
「Satellite Laser Ranging」、
日本語では
「人工衛星レーザー測距」と呼ばれる
技術のことです。

対象物体に向かって放出したレーザーが
物体に当たって反射して
戻ってくる時間から距離を計算します。
その距離のデータを
たくさん集めて軌道を決定する技術です。

つくばSLR局／レーザ照射 ©JAXA

──

基本的すぎて申しわけないほどですが、
レーザーというものは、
撃ったところに戻ってくるものですか。

秋山

人工衛星についている鏡が特殊なんです。
ふつう光が斜めから入ってきたら、
同じように斜め方向へ跳ね返しますよね。

──

入射角と反射角、というやつで。

秋山

でも、われわれが開発している鏡は
再帰反射性という特性を持ってるんです。

すると、同じ角度で返っていくんですよ。

──

どうなってるんですか、その鏡の表面は。

秋山

豆腐を斜めに切ったような‥‥。

──

豆腐‥‥！？　‥‥宇宙豆腐！？

秋山

角度90度の面が３面、あるんですね。

そこへ入ってきた光を
１回、２回、３回と跳ね返すことで、
入ってきた方向と
まったく同じ方向に出ていくように
設計されているんです。

──

イメージしきれてないけど‥‥
なるほど‥‥。

秋山

最近はSLRの成熟にともなって、
物体が「どう回転しているか」までを
把握しようという研究が、
どんどん盛んになっていたりもします。

──

宇宙の彼方に浮かぶ物体が、
どんなふうに回転しているかを調べる。

安部

ようするに、レーザーを跳ね返すとき、
物体の姿勢によって
跳ね返る角度が変わってくるんですよ。

つまり、数センチとかの世界ですけど、
ほんの少しだけ距離が変わってくる。
その誤差を計算することで、
その物体がどれだけ回転しているかが、
わかるというわけです。

──

そもそもで申しわけありませんが‥‥。

宇宙に浮かぶ物体が回転している場合、
何か、よくないことでも‥‥？

秋山

はい、デブリになってしまったときに
問題になってきます。

つまり電波を出せなくなったデブリは、
自らが
どれくらいの速度で回転しているのか、
情報を出さなくなってしまうんです。
将来的に、デブリを捕獲したり、
大気圏に落としたりするような動きが
本格化していったとき、
速いスピードで回転している物体には、
おそらく触れないんです。

──

そいつはデンジャラスですね！

秋山

はい。デブリの回転に
巻き込まれてしまう危険性があるので。

そのために、どれくらいのスピードで
回転しているか‥‥を、
把握しておくことが大事になるんです。

──

デブリの除去をビジネスにしようって
考えてる企業もありますもんね。

秋山

現在でも「光学観測」といって、
太陽に照らされたときの光の波形から
回転数を推定することはできますが、
それだとあまり精度がよくないんです。

SLRの技術を応用すれば、
より高精度に把握できるはずなんです。

──

ちなみに「デブリそのものの動き」も、
みなさま、予想されてらしゃる？

秋山

予想というか、推定というか。

あるていどの確度を持って、
このへんを飛んでますと推定してます。

安部

シミュレーションのアルゴリズムの改善で
わかることもあるんですけど、
レーザーで測った距離等のデータとも
照らし合わせて、
さらに精度を上げていっているんですよね。

松本さんが「高精度」っていう場合、
それってセンチオーダー？

松本

そうですね。

もっとも状態のいい衛星なら、
１センチ以下のレベルで
軌道を決めることができます。

──

え、３万6000キロ上空を飛んでいる
衛星の軌道を、
プラスマイナス１センチに収めてる？

その１センチのちがいで、
何か大変なことが起こるとでも‥‥？

松本

こと衛星に関して言えば、
そこまで大きな問題は生じないですね。

衛星を捕まえるためには、
センチの精度はまったくいらないです。
せいぜい数メートル、
数十メートルの精度があれば十分です。

──

では、なぜ、そこまで細かく？

精度を追求したくなるのでしょうかね。
人間というのは。

松本

たとえば海面の高さを測る衛星の場合、
センチメートルの精度で
高さがわからないと、
計測データがブレてしまうんですよね。

JAXAにもALOS-2、
通称「だいち２号」という衛星があり、
SARという
合成開口レーダーを地上に当てて、
地表や建物の凹凸を測っているんです。

──

そういう場面でセンチの精度が必須。

松本

その精度で、同じところを、
ちょっと軌道をズラして２回飛んだら
立体視ができるので、
高低差を立体化した画像ができます。

センチオーダーでバシっと決めて
ズレ具合を精密に把握すれば、
その画像も美しく仕上がるんです。

──

そんな、うっとりした目をして‥‥。

松本

ＧPＳって、ご存知ですよね。

いま軌道上に30基くらい飛んでいる
アメリカの衛星ですけど、
それらが地上に向け送っている信号を
スマホで受信することで、
現在の位置を推定できているんです。

──

いまや誰もが便利に使ってますよね。

松本

それとまったく同じことやっています。

ＧPＳ衛星からの信号を
「だいち２号」のような他の衛星も
受信しているんです。
そのデータを地上で受け取って
解析することで
「どれくらいの位置を飛んでいたか」
を、センチのレベルで推定しています。

安部

厳密には「あとから知る感じ」ですね。

「ああ、あのときには
これくらいのところを飛んでたんだな」
みたいな感じで。

──

なるほど。

安部

ようするに、未来を予測するためには、
過去を
高精度で特定することが重要なんです。

──

そこまで高精度な分析ができるように
なってきたのって‥‥？

松本

精度は年々、上がってきてはいますね。
10年くらい前は
「数メートル」くらいだったものが、
徐々に「数十センチ」になり、
現在ではセンチレベルを実現してます。

高精度軌道決定という分野において、
JAXAは海外の機関に
若干の遅れをとっていたんですけれど、
ようやく追いついてきました。

──

精度の向上って、
ようするに「機械の進歩」なんですか。

松本

いえ、機械というよりも、
高精度軌道決定するためのソフトウェアに
組み込まれた
力学モデルの精度が向上したことが大きい。

さきほど、日南川さんがお話しされていた
重力や大気抵抗など
衛星の受ける力を処理して、
精度を高めるほど軌道がうまく決まります。
ＧPＳデータを使った観測モデルが
精密化されていったり、
他にもいろいろな要素はあると思いますが。

──

隣接する複数の領域で、
性能や精度が向上していったわけですね。

安部

たったひとつの要因で
世界がガラっと変わってしまうことって、
やっぱり、なかなかないんです。

みんながやっていることを
積み上げて、積み上げて、積み上げて、
それらをガッチャンコしたときに、
よい結果が出る‥‥みたいな感じですね。

──

そうやって「協業」をしながらも同時に、
「競争」という側面も‥‥？

安部

もちろんです。
世界の宇宙機関と競争している分野です。

サイエンスというものは、
すべての分野で競争はつきものですから。

ALOS-2_SAR照射イメージ ©JAXA