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●フィリピンを見守る"妖精"
宇宙航空研究開発機構(JAXA)の筑波宇宙センターにて1月13日、50kg級の超小型衛星「DIWATA-1」が報道公開された。フィリピン政府が全額出資した同国初の人工衛星。フィリピンから人材を受け入れ、北海道大学と東北大学が開発に協力した。今年4月にも、国際宇宙ステーション(ISS)の日本実験棟「きぼう」から軌道上へ放出される予定。

○なぜフィリピンが衛星を開発?

DIWATA-1の大きさは55×55×35cm。"DIWATA"とはフィリピンの言葉で"妖精"を意味するとのことだが、この小さな妖精には、地上分解能3mのズーム撮影ができる望遠鏡「HPT」など、4種類の観測カメラが搭載される。宇宙からフィリピンを見守る"目"として、防災や農林水産業などに役立てられることになる。

DIWATA衛星は2機開発される予定。DIWATA-1は今年3月に米国の輸送機で打ち上げられ、5月までにきぼうから放出。続いてDIWATA-2を開発し、2017年に打ち上げる計画だ。開発費は総額8億円。この中には、2機の衛星の開発費のほか、DIWATA-1の打ち上げ費も含まれている。なお輸送機がドラゴンとシグナスのどちらになるかは未確定。

実用性・信頼性が向上してきたこともあり、いま、超小型衛星は新興国からも大きな注目を集めている。超小型衛星のメリットは何より「安い」ことだ。一般的な大型衛星に比べ、コストは2桁ほど違うので、経済的な余裕があまり無く、いままで宇宙開発に縁がなかったような国でも、敷居が低くて利用しやすい。

超小型衛星を自国で所有しようと思った場合、手段としては、「外国から購入する」「自国で開発する」という2つの選択肢がある。手っ取り早いのは前者だが、フィリピンが選んだのは後者だ。

今回の衛星開発プロジェクトには、「教育」もセットで含まれている。フィリピンは、北海道大学(観測機器を担当)と東北大学(衛星バスを担当)に、修士学生7人と研究生2人を派遣。両大学の指導のもと、日本国内でDIWATA-1を開発した。2機の衛星開発を通じて技術を学び、最終的には自国で衛星開発できるようになることを目指す。

当日開催された記者会見には、フィリピン側の関係者も出席。同国初の衛星開発にあたり、欧米からの提案もあったとのことだが、フィリピン科学技術省のRowena Cristina L. Guevara科学技術サービス担当事務次官によれば、日本に決めたのは、人材育成の観点を重視したからだという。

フィリピンは日本と同じように、台風による災害が多い。2013年には超大型台風「Haiyan」が直撃し、深刻な爪痕を残したことは記憶に新しい。Guevara事務次官は「衛星データの活用により、災害を未然に防ぐことに注力したい」と述べる。

これまでも、国際協力プロジェクト「センチネル・アジア」の枠組みの中で、衛星データを入手することはできたが、自国の衛星を持つことで、より迅速なデータ収集が可能になると期待されている。今後、フィリピンは初の宇宙機関を設立するとのことで、宇宙利用に本格的に取り組む意向だ。

●10カ国による衛星コンステレーションも視野に
○世界最多の590バンドによる衛星観測

DIWATA-1のベースとなっているのは、両大学が共同開発し、2014年5月に打ち上げた超小型衛星「雷神2」である。雷神2の設計をなるべく引き継ぎ、新規開発の部分を最小限に抑えることで、約1年という超短期開発を実現した。

観測カメラとしては、地上分解能、視野、波長の異なる4種類の装置を搭載。これらを組み合わせることで、多様なリモートセンシングを行うことができる。

地上分解能3mの望遠鏡で地表を詳しく観測できるカメラが「HPT」である。ただし、HPTは高分解能である代わりに撮影範囲が1.9×1.4kmと狭いため、視野180°×134°という魚眼カメラ「WFC」と、その中間の特性の中分解能カメラ「MFC」(地上分解能185m、撮影範囲121.9×91.4km)も搭載。用途に応じた分解能を選択することが可能だ。

HPTは雷神2で初めて搭載され、すでに観測装置としての実績がある。なお地上分解能が雷神2のときの5mから3mへと向上しているのは、DIWATA-1の軌道高度が400km程度と低いためで、望遠鏡部分の設計は同じということだ。

そして今回注目の観測カメラが、残る1つの「SMI」である。このSMIは地上分解能80m、撮影範囲52×39kmのカメラだが、最大の特徴は、590バンドという超多波長の撮影が可能であるということ。液晶フィルターにより見たい波長を選択する仕組みで、衛星による観測として、590バンドは世界最多だという。

多波長観測は、農林水産業や鉱業など、さまざまな分野で活用が期待されている。たとえば、病害虫を早期発見したり、稲の成長段階を把握したり、漁場を推定したり、鉱物を同定したり。SMIを開発した北海道大学の高橋幸弘教授は、こういった分野に対し「革命的な情報の深さを与えることができる」とアピールする。

衛星を使った観測の弱点の1つとして観測頻度の低さがあるが、DIWATA-1は高精度・高速な姿勢制御によるターゲットポインティング機能を実装。「事実上5,000kmが射程範囲に入る」(高橋教授)とのことで、角度が大きい場合は地上分解能が低下するものの、毎日1回程度の撮影が可能になるという。

そしてさらに、高橋教授が描いているのは「アジア・マイクロサテライト・コンソーシアム」という衛星コンステレーション構想である。衛星の数を増やせば、それだけ観測頻度は向上する。しかしアジアの新興国にとって、1国だけで数10機もの衛星を飛ばすのは財政的に難しいので、参加する各国で協力して開発しよう、というわけだ。

現在10カ国程度に呼びかけており、将来的には約50機規模の衛星観測網の構築を目指すという。複数の衛星間で観測データを連携するためには、センサー技術、データ、アプリケーションの標準化が不可欠。フィリピンのDIWATA衛星は、この取り組みの第一歩でもあるのだ。

●新型ケースによる初めての軌道投入も
○きぼうから初めて50kg級衛星を放出

DIWATA-1は、ISSに輸送された後、きぼうのエアロックとロボットアームを使い、軌道上へと放出される。きぼうからの超小型衛星放出は2012年から実施されており、これまでに世界中の衛星106機の放出に成功。JAXAの浜崎敬理事は「衛星打ち上げの新たなスタンダードができた」と胸を張る。

今回、JAXAは新型の衛星搭載ケースを開発。従来のものは1U〜3Uサイズ(1Uは10cm角)のキューブサット用であったが、55×55×35cmに拡大し、より大きな50kg級衛星の放出が可能になった。DIWATA-1は、この新型ケースによる初めての軌道投入で、今後、3U×2段×3列=合計18Uを同時放出できるケースを開発する計画もあるとか。

通常、50kg級の超小型衛星だと、雷神2のように50cm角の立方体である場合が多いのだが、少し平べったい形になったのは、エアロックを使うためにサイズ上の制約があったからだ。50cm角の場合に比べると、体積としては15%ほど狭くなっているので、DIWATA-1の実装もかなり高密度な印象を受ける。

きぼうからの超小型衛星放出には、コストが安く、打ち上げ機会も多いというメリットがあるものの、最大のデメリットは軌道高度が低いため、ミッション期間が短くなってしまうことだ。放出時のISSの高度にもよるが、衛星は空気抵抗により徐々に高度を下げ、1年半〜2年程度で大気圏に再突入するとみられている。

一方、DIWATA-2の打ち上げ手段は、現時点で未定。東北大学の吉田和哉教授によれば、同じようにISSから放出することも視野に入れながら、より長寿命が期待できる高い高度や、異なる軌道傾斜角への相乗り打ち上げの可能性を、「フィリピン政府の意向を尊重しつつ慎重に検討していく方針」とのことだ。

○写真集

(大塚実)