安部

お次は、松本さん。お願いします。

松本

はい。では、ぼくが担当している
「高精度軌道決定」の話をします。
「Precise Orbit Determination」、
通称PODと呼ばれています。

精密さが求められる衛星の軌道を、
決定する任務ですね。

──

衛星の軌道って、
どのように「精密に」求めるんですか。

松本

地球から２万キロ上空の
GPS衛星などを利用します。

GPSという言葉はおなじみですが、
実際にはアメリカの衛星のこと。
ロシアや中国にも
同じ役割をになう衛星があります。
日本も「みちびき」という
準天頂衛星を持っておりまして、
測位衛星とも呼ばれて、
ユーザーが
自分の位置を計算するための
測位信号を地上へ送信しています。

──

ええ。

松本

ぼくらは、その測位信号を利用して、
衛星の精密な軌道を計算しています。

「TAKUMI」というツールを使って。

──

なるほど。

松本

通常の衛星運用であれば
たとえば数百メートルオーダーの
軌道決定精度で十分なのですが、
数センチ、数ミリでも
精度をよくしたい場合があります。

その要請に答えるのが、PODで。

──

数ミリの精度を要求してくるのって、
どういうケースなんですか。

松本

先ほども少し話に出ましたけど、
海面高度を観測している
NASA／CNES等のJasonシリーズや、
重力場を観測している
NASA／DLR等のGRACE、
GRACE-FOなどが該当します。
JAXAのALOS-2も合成開口レーダSAR
により地上の高度を測定していますよね。

その場合、軌道の精度が高いほど、
当然ですが、
観測データの品質がよくなります。

──

そういう宇宙の計測の「精度」って、
研究開発を重ねることで、
どんどん高まってきているんですか。

松本

はい、ここ20年の間に、
精度はかなり上がってきていますね。

ALOS-2_SAR照射イメージ ©JAXA

安部

資料によると、2000年の時点では
10メートルくらいの誤差が。

松本

そうですね。2000年くらいですと、
GPSが使われ出したころですし。

でも、それから20年のときが経ち、
いまでは、
「１センチから10センチ」の間の
オーダーにまで、
精度が高まってきているんです。

──

え、10メートルから１センチって、
めちゃくちゃアップしてる。

松本

さまざまな技術進歩の恩恵です。

安部

ようするに、2000年くらいまでは
海抜０メートルの平地も
海抜10メートルの丘も
観測データ上は
一緒くたにされていたわけですね。

松本

そうですね。先輩たちの偉業です。

──

この先もっと精密になるんでしょうか。
１センチでもすごいけど、１ミリとか。

松本

さすがにこれ以上は、
原理的に難しいところもあるでしょう。

何の観測でもそうなんですが、
データには絶対にノイズが入るんです。
どうしても取り除けないノイズが。
なので、ノイズの大きさである
数ミリ以下の精度を出すのは、
ちょっと難しいかなって感じがします。

──

すでに極まってますもんね、十分に。

松本

PODで難しいのは、精度検証なんです。

というのも、PODって
最高の精度で軌道を決める技術なので、
PODの検証って、
PODでしかできないんですよ。

──

最高すぎて自分で自分を測るしかない。
王者のセルフチェック。

安部

軌道の分野って、やっぱり
NASAとかDLRとかが強いんですか？

松本

そうですね。

──

DLR。さっきもチラッと聞こえました。

松本

DLRは、航空宇宙技術を研究する
ドイツの政府機関。
他にも欧州のESA、フランスのCNES、
スイスのベルン大学なども強いです。

あと、冒頭に少しお話しましたが、
衛星レーザ測距、
通称「SLR」にも関わっています。

秋山

新しくできたんですよね。つくばに。

松本

そうなんです。そもそもSLR局って
世界に40くらいしかないんです。

──

40‥‥箇所。それだと、少ない？

松本

われわれの感覚としては少ないですね。

というのも衛星が直上を通るときしか
データを取れない地上局ですから、
世界で40局だけでは、
どうしても連続的なデータが取れない。
しかも、多くは
ヨーロッパ地域に固まっているんです。

──

そうなんですか。

松本

ともあれ、日本にはSLRが３局あって、
うち１局をJAXAが保有しています。
以前は、種子島にもあったんですけど、
老朽化の影響で
2021年にクローズしたんですね。
それでいま、
つくばに新しいSLRをつくっています。
（※2023年６月より運用開始）

駐車場の横、草ぼうぼうのスペースに
ドーンとドームを建てて、
そこへ望遠鏡もグイーンと入れました。

安部

ぜひ、見にきてください。

──

レーザーって肉眼で見えるんですか。

宇宙の彼方の宇宙豆腐‥‥
例の再帰反射性を持つ鏡へ向かって
撃ってる、そのレーザーって。

松本

はい、ふつうに肉眼でも見えますよ。

近隣のみなさんに怪しまれないために、
「怪しい光ではないです」と、
事前に説明したりしているくらいです。

つくばSLR局 / レーザ照射（JAXA） ©JAXA

──

はあー‥‥ありがとうございました。

松本さんのやってらっしゃることも
想像しきれないダイナミックさと
針をも通す精密さが同居していて
「これぞ宇宙！」って感じですよね。

安部

最後は、毛色のちがう尾崎博士に。

尾崎

ではまず、こちらを見ていただいて。
わたしが設計した軌道です。

真ん中の星が地球、
その周囲に月の軌道が描かれてます。
これ、束になっているように
見えてますが、月って
地球に近づいたり遠ざかったりして
動いているんで、ブレているんです。

──

なるほど。はい。

尾崎

次は地球中心の座標系です。

地球が真ん中、
太陽と地球と一緒にまわる座標系で、
花びらみたいな軌道です。

──

赤い線が衛星のたどった軌道ですか。

尾崎

そうです。

──

アンモナイトっぽいというか、
黄金比みたいな軌道を描くんですね。

尾崎

こういう軌道は、よく見かけますね。

月に対する軌道の周期の比が重要で、
月で１回スイングバイをして、
再び月に帰ってくる軌道というのは、
月の周期の比率と
探査機の周回軌道の比率を合わせて、
描いているんです。

──

つまり、この軌道って
「合理的」なんだと思うんですけど。

尾崎

はい。

──

その合理性を軌道に落とし込むと、
こういった
美しいかたちを描く‥‥んですか。

尾崎

そうなんです。

とくに美しさを追及したわけでなく、
最適化した結果がこれです。

──

不思議というか‥‥すごいなあ。

安部

何であれ「最適化されたもの」には、
美しさを感じることがありますね。

iPhoneの基板は美しい‥‥
みたいなことも言われるようですが、
おっしゃるとおり、
わたしも、不思議だなあと思います。

ISSから撮影された月 ©JAXA/NASA