「衛星データが暮らしの一部となる社会を目指して」 JAXA「だいち4号(ALOS-4)」有川プロジェクトマネージャ

宇宙航空研究開発機構（JAXA)の地球観測衛星「だいち」シリーズは、地図作成・地球観測・災害状況の把握・資源探査など幅広い分野での利用を目的に、2006年に初号機が打ち上げられました。現在は合成開口レーダを搭載した「だいち2号」（ALOS-2）が運用され、その観測データは災害や森林状況の把握に役立っています。
新技術を導入しさらに性能が向上した後継機「だいち4号」（ALOS-4）の打ち上げを前に、JAXA筑波宇宙センターにて有川善久プロジェクトマネージャへお話を伺いました。

災害時の観測について能登半島を例にすると、半島の先から付け根まで対象領域を全て観測するためには70㎞から100㎞程度の観測幅が必要になります。現在運用しているだいち2号の観測幅50㎞では足りず、実際にだいち2号は観測に1週間程を要しました。もしだいち4号があれば一度に全ての対象領域を観測することができ、迅速に災害状況の把握ができたのではないかと感じています。
観測幅の拡大によるもう一つの利点として、観測頻度の大幅な向上があります。日本列島の観測頻度を例にすると、だいち2号は年4回程度の観測です。季節変動を捉えることはできますが、それよりも短い周期での変化を捉えるのは困難でした。だいち4号は年20回程度の観測を予定しており、最短で2週間に1回変化を捉えられます。
東日本や能登の震災観測を例にすると、発災の1年ぐらい前のデータを用いて地殻変動を抽出することがありました。すると、地形の変化が災害によるものなのか、それとも土地開発など人為的な要因なのかという点を人の目で見極める必要がありました。今後はだいち4号が最短2週間ごとに変化を捉えることで、なるべく人の目を介さずに効率的に災害に関連する情報のみが抽出できるようになることを期待しています。

また、観測領域が広くなるとダウンリンクも重要です。
だいち4号のデータ伝送は2系統あり、地上局へ伝送するKaバンド伝送アンテナは最大で3.6 Gbpsと、だいち2号のXバンドと比較して4.5倍高速です。観測幅が4倍になっても、だいち2号とほぼ同じ時間でダウンリンクできます。もう一つの武器が、光衛星間通信システム（LUCAS）です。静止衛星経由の速度は1.8 GbpsとKaバンド伝送アンテナの半分の速度ですが、衛星が地球の周りを100分程度かけて周回するうち、地上局との通信時間は10分程度のところ、静止衛星との通信時間は平均40分程度確保でき、大容量のデータを伝送できます。
通信に関しては、だいち3号で予定していたいくつかの実証ができなくなり、LUCASを担当するプロジェクトからも「だいち4号頼むよ」と言ってもらっています。Kaアンテナも、当初はだいち3号で1.8 Gbpsの軌道上実証を行ったうえで、だいち4号は周波数帯域を2倍にして3.6 Gbps伝送を行う予定でした。「だいち3号で築いた技術が本当に宇宙で役に立つことをだいち4号で実証してほしい」と、開発担当者からも言われています。

LバンドSARセンサの衛星２基による並行観測は、世界初です。そのため我々もまだアイディアレベルですが、いろいろと考えていることがあります。
2基の軌道は、先行するだいち2号をだいち4号が追いかけるような格好です。観測幅は、だいち2号が50㎞、だいち4号は200㎞です。
この観測域を東西に並べると、200㎞～250㎞の幅を一度に観測できます。南海トラフのように範囲が800㎞～1000㎞に及ぶともいわれる未曾有の大災害などの衛星１基では観測しきれない領域を、2基並行して広く観測できるのが一つ目の利点です。

三つ目は、移動物体の変化抽出の可能性です。 例えば海上の船舶や陸上の移動物体を対象に、1基目が撮像した数十分後に2基目が撮像し、その画像を比較します。すると、海上ないしは陸上にある物体が移動していることがわかります。つまり、従来はその物体の存在しかわからなかったものが、どの方角へどのぐらいの速度で移動しているのかという速度ベクトルが判別できる可能性があります。まだ研究レベルのため実際の2基体制でオペレーショナルには行っていませんが、これができれば様々な用途への可能性を秘め、衛星利用の幅が広がると考えています。 だいち2号も設計寿命を大幅に超えた観測を継続していることを背景に、 今後、だいち4号程度の観測幅の衛星がもう1基あれば、400㎞を一気に観測できる素敵な世界が広がるのではないかと思っています。

小型衛星、大型衛星それぞれにできることがあります。だいち4号で言うと、広い観測幅で日本全体をカバーでき、安定した軌道に基づく安定した干渉SAR解析が年間20回程度蓄積できるということです。
SAR衛星はやはり干渉SAR解析が肝心です。また、50 cmを切るような非常に高い分解能も大事です。だいち4号で2週間に1回撮りためていき、干渉SARで見えた土砂崩れやインフラのゆがみなどの変位を、民間の小型コンステレーションや国の防災機関に活用して頂き、関心地点を重点的に観測するような役割分担が必要ではないかと私は考えています。
まだこのような枠組みについては十分な議論に至っていませんが、だいち4号がまずオペレーショナルになって、その次に広がる世界だと思っています。

だいち4号のSARの観測計画では、海洋はオンデマンドに観測を行う予定です。シーレーンなどの重点エリアに特化して、SARとAISで同時に観測する計画を立てています。
海洋監視で主に使われるSARの広域観測モードは、実は700㎞もの観測幅が可能です。分解能が25 mに下がりますが、広範囲にAISのデータと重ね合わせることができ、海のパトロールに有効です。このような陸とは異なる海洋での役割も大きいと思っており、それらを踏まえて、大型衛星の必要性を強くアピールしたいと考えています。だからといって小型衛星コンステレーションが不要ということは全くなく、両者の長所を生かすことが大切です。
具体的に、船舶を例にしましょう。だいち4号が深夜もしくは正午に海洋を観測し、700㎞観測幅のSAR画像とAIS信号を提供すると、特異な船舶を見つけることができます。そこを観測頻度や解像度の高い小型衛星コンステレーションで観測するような、だいち4号を中心としたタスキングシステムを作ることが必要だと思っています。それは、イタリアやカナダのような海外宇宙機関の衛星との連携の良さも当然ありますが、やはり我が国が持つ宇宙アセットによる相互の連携が求められるのではないかと思っています。

だいち4号の完成へ至るには、JAXAの力だけではできず、関係各社の様々な最先端技術がここに結集されていると思っています。
SARのアンテナもAISのアンテナもしかりで、開発の中ではいろいろな苦労困難もありました。それを一つ一つ関係各社とJAXAが一緒になって乗り越えて、本当に世界に誇れる人工衛星だいち4号ができたと思っています。
私はだいち2号の開発にも携わっていましたが、だいち２号という“できる兄貴”を持ち苦労しました。「兄貴よりも良い衛星を」というプレッシャーも感じながら進めてきた開発だと思っています。そして今、だいち4号は、性能面も品質も向上し、兄貴よりも更に良い衛星となって達成してくれると思っています。
何よりも、畳まれているSARアンテナの白い裏側や太陽電池パドルの様子を種子島で見ると、ものすごく綺麗なんです。私は常より「いいものは美しい」と思っているので、本当にいいものが出来上がった事を誇りに感じています。娘なのか息子なのか、なんだか嫁入り前の子を持つ親のような気持ちです。手塩にかけてここまで育ててきたという思いもあります。

もう一つは、やはり社会の役に立つ衛星だと思っていることです。
だいち4号が打ち上がると、世の中の仕組みが変わるのではないかという期待を持っています。打ち上げ後は、まず3か月かけて衛星のチェックアウトを行い、その後3か月かけてSARとAISのデータを校正検証して使えるものにすることを予定しています。なるべく早く皆さんに使っていただける形にして、社会実装されるような衛星にしたいと考えています。
これまでだいちシリーズのデータを使用していただき、また、プロジェクト関係者がここまで育ててくれたおかげで、だいち4号に対する期待感を私もすごく感じています。本当に皆さんから期待してる、楽しみにしてるという声をいただけるのは本当にありがたいです。着実な運用と準備を行い、確実に皆さまからの期待に応えられるようにしたいと、気を引き締めて打ち上げに臨みたいです。
私の夢は気象衛星ひまわりのような社会定着する衛星にしていくことです。朝晩天気予報を見るように、1週間に1回ぐらい地盤の変化を見て、土木関係者や自治体の方々が、今日はどこへパトロールに行こう、どこを測量しよう、どこの農地や森林を確認しよう、と参考にする存在になるよう浸透させたいです。そのように、人々の生活や社会の一部にしていきたいですが、そのためにはまだもう一息。ここからが正念場ですので、引き続きRESTECをはじめデータ利用各社のお力添えをいただきたいです。
私は鹿児島出身ですが、天気予報を見て桜島上空の風向き情報で洗濯物を干す判断をします。例えば海水温図がお魚屋さんの役に立ち、例えばAISで船舶位置を把握してパトロールの立案をするように、一つでも二つでも生活に組み込まれる事例が増えるように、努力していきたいです。

だいち4号には、いろいろな方の思い、気持ちがこもっていると前向きに捉えて打ち上げ準備に励んでいます。一緒に応援をよろしくお願いします。