JAXAの「地球観測衛星」について聞く
不定期シリーズ第4弾は、
「パラボラアンテナ篇」をお届けします。
地球観測衛星はもちろん、
宇宙の彼方の惑星探査機などと交信する
巨大パラボラアンテナについて、
その魅力や役割を、たっぷり聞きました。
直径64メートルもの巨大な「お椀」を、
「1000分の1度」の精度で動かすって、
ちょっと、信じがたいんですけど‥‥!
びっくりするようなお話ばっかりでした。
担当は「ほぼ日」奥野です。
正直アンテナにさほど興味なかったけど、
いまめちゃくちゃ気になってます。

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第1回 直径64メートルのお椀を 1000分の1度の精度で動かす。

──
安部さんに「水先案内人」をお願いして、
これまで、
JAXAさんの地球観測衛星について、
さまざま、おうかがいしてきたのですが。
地球観測衛星の「開発」、
地球観測衛星の「運用」、
地球という同じ星を見つめつづけてきた
『機動戦士ガンダム』シリーズの
小形尚弘プロデューサーとの対談‥‥と。
安部
はい。
──
ここから、
「アンテナ篇」「周波数調整篇」‥‥と、
さらに深い宇宙、
未知のワールドへいざなわれていきます。
今日はまず「アンテナ篇」ということで、
深田さん、領木さん、
どうぞよろしくお願いいたします。
深田
はい、よろしくお願いいたします。
アンテナの話をさせていただく機会って、
そもそも皆無なので緊張しています。
──
あ、本当ですか、それは楽しみです。
領木
はい、アンテナだけの話を
聞いていただくことは、まずありません。
──
なんと、そんな貴重な機会でしたか。
よくわかってなくてすみません!
安部
いえいえ、こちらこそ、
アンテナや周波数調整についての話って、
なかなかマニアックで、
取材していただく機会もないんです。
だから聞いていただけるだけでもう、ね。
深田
はい。
ただ、周波数調整には負けたくないです。
だってアンテナは「目に見える」から。
──
ははは、なるほど!
目に見えないものには負けられない、と。
そうこうするうちに「見えて」きました。
あちらにそびえたっている物体が、
みなさんの大好きな「アンテナ」ですね。
深田
はい。アンテナです。

──
はああ〜‥‥でっかい!
アンテナって日本各地にありますけれど、
ここ筑波宇宙センターには?
深田
3基あります。
──
それぞれに役割がちがうってことですか。
深田
どういうデータをやりとりするか‥‥で、
細かい部分が変わってくるんです。
さきほど、ここへの道すがらに見たのは、
GCOMの受信アンテナですし。
──
GCOM。
安部
地球環境変動観測ミッション、
人工衛星を利用して
地球環境の変動を長期的に観測する計画で、
現在、衛星としては、
水循環変動観測衛星「しずく」と
気候変動観測衛星「しきさい」があります。
──
なるほど。
安部
「しずく」は、海面や大気中の水蒸気など
地球の「水」を観測している衛星で、
気象予報や漁業、
北極などでの船舶航行などのために、
観測データを活用しています。
「しきさい」は、
大気中のチリやほこり(エアロゾル)や
植生を観測し、
気候変動メカニズムを解明することで、
将来の気候変動予測の精度向上を
目指しています。
領木
これから見ていただくのは
「データ中継衛星」とやりとりしている
アンテナなんですが、
通信相手の衛星によって、
アンテナの構造もちょっと違うんです。
──
ザックリした形状は、
だいたい「お椀型」なわけじゃないですか。
領木
そうですね。
──
では、何が違うんですか。
領木
たとえば、
地球の自転と同期させた静止軌道の衛星って、
微妙に動いてはいるんですが、
アンテナを
ダイナミックに動かす必要はありませんから、
駆動機構が簡略化されていたりとか。
安部
電波の種類にもよりますし、
どれくらいの感度を持たせるかにもよって、
中のエレキの部分が変わってきます。
──
エレキ‥‥つまり電気機器的な部分が、
同じように見えても違う‥‥ってことですね。
ああ、アンテナのふもとにたどり着きました。
いやあ、じつに大きいです。
お椀の直径は何メートルくらいあるんですか。

向かって右から領木さん、深田さん、すっかりおなじみ安部さん。遠い‥‥。 向かって右から領木さん、深田さん、すっかりおなじみ安部さん。遠い‥‥。

深田
これで、13メートルです。
ただ、長野県の美笹深宇宙探査用地上局には
直径54メートルのアンテナがありますし、
同じ長野県の臼田宇宙空間観測所には、
1984年から
64メートルもの大きさのアンテナが、
ずっと、地球を遠く離れた探査機との通信を
担ってくれているんですよ。
──
ひゃあ、これで「13メートル」ってことは、
「54」とか「64」って‥‥!
深田
あっちに見えるJAXAのビルの高さより、
お椀の直径のほうが大きいくらい。
──
ははは、そりゃでかい。
でっかすぎて、笑っちゃう(笑)。
しかも、そんな大きな建造物を、
みなさん「動かして」いるわけですよね。
深田
ええ、その長野の巨大アンテナは、
「1000分の1度」の精度で動かせます。
つまり、分度器の「1度」を
「1000」にわけたうちのひとつという
わずかな精度で、
動かすことができるんです。
──
どういうことですか(笑)。
深田
というか、その精度で動かせなかったら、
「はやぶさ2」は追えないんです。
──
地球から遠く離れた深宇宙へ飛んでいく
小惑星探査機‥‥それが「はやぶさ2」。
直径64メートルものアンテナのお椀を
1000分の1度の精度で動かすとか、
みなさん、そんな、途方もないことを。
領木
おそらく、このアンテナでも、
100分の1度くらいの精度は出ますね。
深田
いま止まっているように見えてますが、
実際には、微妙に動いてるんですよ。
領木
このアンテナから、
まっすぐ3万何千キロ行ったところに、
静止衛星がいるので‥‥。
──
動かさないとズレちゃうってことですか?
深田
はい、「静止衛星」と言っても、
地球の自転と同期させて
止まったように見えているだけなので、
厳密は動いているんです。
──
そこにピッタリ照準を合わせていると。
ズレをキャッチしつつ。はあ‥‥。
深田
ズレをキャッチすることもできますし、
何時何分何秒に
「衛星がどこにいるか」を予想する
「軌道力学」のプロのはじき出した
計算結果に合わせて動かしたりだとか。
安部
ちなみに言いますと、
軌道力学・軌道計算も異様な世界です。
深田
計算の誤差が「1秒」も出ないんです。
地球観測衛星というのは、
秒速7キロくらいで飛んでいますから、
「1秒」ずれたら、
「7キロ先」に行っちゃうんです。

臼田宇宙空間観測所の64メートルパラボナアンテナ ©JAXA

──
想像を絶する話ばっかりだなあ(笑)。
安部
衛星の運用のときにお話しましたけど、
デブリを避(よ)けるために
人工衛星を上げ下げするときなんかも、
軌道力学の人たちと相談しながら。
──
この「お椀」の表面も、
めちゃくちゃなめらかなんでしょうね。
深田
たしか、直径54メートルのアンテナで、
表面の凸凹が
230マイクロメートル、
つまり0.23ミリ以内に収まってるはず。
──
ひゃあ‥‥超巨大かつ、超精密。
そこまで巨大かつ構造体をつくれるメーカーって、
きっといくつもないんでしょうね。
領木
大型アンテナをつくれる技術を持ったメーカーは、
ほんの数社ですね。
ちなみにですが、
長野には64メートル、54メートルの次に大きい
国立天文台野辺山の
45メートルのアンテナもあるんですが、
それらぜんぶ、三菱電機さんがつくっていますね。
深田
アンテナの精度については飛び抜けてます。
三菱電機さんが、やっぱり。
──
さすがは‥‥三菱電機さん‥‥。
安部
アタカマ砂漠のアルマ天文群にも入ってますよね、
三菱電機さん。
──
でも、こんな巨大なアンテナって
そこまでボンボン建ってるわけじゃないですよね。
いわば限られた経験値の中で、
そこまで完成度を上げてくるってすごいことです。
深田
日本の宇宙開発の最初期から関わってきてるので。
三菱電機さんは。
──
ちなみに、長野県に大きなアンテナが多いのって、
何か理由があったりするんですか。
領木
大型アンテナって、遠い宇宙と通信しているので、
地球に届くころには、
探査機からの電波が微弱になってしまうんです。
なので、その微弱な電波をキャッチできるように、
携帯電話はじめ他の電波のノイズのない、
人里離れた山の奥に設置していることが多いです。
──
お椀の部分って、どうやってつくってるんですか。
深田
ピザみたいな三角形のパーツを、
たくさん組み合わせて作っている感じですね。
──
なるほど。
以前、アタカマのアルマ計画について、
当時国立天文台にご所属だった
阪本成一先生に取材させていただいたんですが、
ヨーロッパのカーボン製のアンテナって、
ネジ止めが効かないから、
直径12メートルのアンテナを
半分づつ、半円形につくってからチリに運んで、
接着剤でくっつけてるって聞きました。
領木
はははっ、マジっすか!(笑)

左が深田さん、右が領木さん 左が深田さん、右が領木さん

深田
たしかに、各国で構造は違いますから、
つくりかたも違ってくるんでしょうね。
日本の場合は地震や台風があるので、
海外より頑丈につくってやる必要があります。
領木
秒速80mの風に耐えられる仕様になってます。
──
宇宙からの微弱電波を受け止めたり、
めちゃくちゃ遠くの衛星に照準を合わせたり、
緻密な仕事をする巨大構造物が、
いわば「のざらし」状態なわけですが‥‥。
領木
海のそばに建っているアンテナの場合は、
時間が経つと、
パネルを留める金具が
潮風でだんだん錆びてボロボロになります。
深田
そうなると、表面精度にも悪影響が出て、
受信性能が少しずつ落ちてきてしまうんです。
アンテナのお椀の表面をきれいに保つことは、
わたしたちの仕事の中でも、
たいへん重要な任務のひとつなんです。

冬の美笹局、54メートルのパラボラアンテナ。深田さん撮影&提供 冬の美笹局、54メートルのパラボラアンテナ。深田さん撮影&提供

(つづきます)

2023-02-07-TUE

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