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スペースXの衛星高速ネット 天文観測に多大な影響か

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NIKKEI STYLE

ナショナルジオグラフィック日本版

電気自動車テスラで知られる起業家のイーロン・マスク氏が思い描く通りにことが運べば、近い将来、夜空には新たに約1万2000個の「星」が輝きはじめることになる。

これらの星は、マスク氏の米スペースXが計画する巨大通信衛星網「スターリンク」の人工衛星が反射する光だ。スターリンクは、これまで電波が届かなかったへき地や、航空機、船舶、自動車など、地球上のどんな場所にいても高速ブロードバンドを利用できることを目指している。完成は2020年代中頃としている。

すでに計画は動き出している。2019年5月23日には、スペースXのファルコン9ロケットが60基のスターリンク衛星を軌道に運んだ。配備後、一企業が夜空の見た目を一方的に変えてしまうことは倫理面で問題だという批判の声が上がった。

マスク氏は当初、人工衛星に気付くことなどないはずと請け合っていたが、現在、同社の衛星群の姿は世界各地で観測されている。通信衛星群が私たちの頭上をいつどこで通過するかを計算できるオンライン追跡サービスまで登場した。

天文学者たちは、スペースXの人工衛星が地上からの天体観測に及ぼす影響や、ただでさえ混雑している軌道環境に冷蔵庫サイズの小型人工衛星が配置されることに懸念を表明している。

そこで、スターリンク計画がどんなものなのか、同様のプロジェクトは見慣れた夜空の眺めを台無しにするのかを、整理して考えてみたい。

マスク氏のスターリンク計画とは?

まずはマスク氏の考えるスターリンク計画をおさらいしてみよう。マスク氏は、高度350kmから1150kmの地球低軌道に、約1万2000基のスターリンク衛星を打ち上げる予定だ。この通信衛星は、クリプトンを燃料とする姿勢制御用ロケットを90分おきに点火して目標の軌道まで上昇してゆく。今後1年で約720基の人工衛星を投入する予定だ。

計画通り通信衛星が軌道上に配備されれば、世界のどこにいても、途切れることのない高速インターネットサービスが利用できるようになるという。

通信衛星網はどのようにして働くの?

通信衛星の個々の重さは約230キロで、動力は太陽光発電でまかなう。人工衛星同士は光と電波の両方を使って通信する。空が見えるところであれば、地上から通信衛星を経由した高速インターネット通信が可能になる。現在でもイリジウム衛星など、衛星を使った通話や通信サービスはあるが、スターリンクは遅延が生じない高速インターネットサービスを提供可能とするのが特徴だ。

スペースXによると、スターリンク衛星は「軌道上のデブリ(宇宙ゴミ)を追跡し、自律的に衝突を回避することができる」という。さらに、稼働期間を終えた通信衛星は、配置された軌道から離脱し、大気圏に突入する際に部品の95%が燃焼して消えるように設計しているという。

便利この上ないのに、天文学者が怒る理由とは?

まず、地球低軌道はすでに非常に混み合っている。マスク氏自身も述べているが、地球の近傍には約5000基の人工衛星がひしめいている。ここにさらにスターリンク衛星が加われば、その数は現在の3倍以上になる。また、スターリンクで使われる通信衛星は廃棄時に大気圏によって消滅するように設計されているとするが、損傷して軌道上に残ったまま宇宙ゴミになったり、大気圏に突入しても燃焼しきれなかったりすれば大問題だ。

豪フリンダース大学の研究者アリス・ゴーマン氏は、Twitterに「その高度でも、デブリは長期にわたって軌道にとどまることがある。詳細を明らかにせず、良いことばかり言う人は信用できない」と投稿した。

地上から衛星は、どのくらいよく見えるの?

事前の予想では夕空では比較的明るく、北極星より少し暗い2等星程度の明るさで観測できるとされていた。「最新の報告では、ほとんどの時間、人工衛星の明るさは5等星程度で、7等星ぐらいの暗さになることもあるとされています」(米ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者ジョナサン・マクダウェル氏)というように、天体観測への影響は予測よりは改善した。最終的な高度と軌道傾斜角に基づく最新予測も、かなり暗い場所ならスターリンク衛星を肉眼で観測できることを示唆している。

それでも、イリジウム衛星で起きたように、スターリンク衛星の太陽電池パネルの角度によっては、地球に向かって日光を真っ直ぐ反射し、見かけの明るさが金星や木星に匹敵するほど明るくなる「人工衛星フレア」も今後起こるだろう。「はっきりしたことが分かるまでには、あと数週間から数カ月はかかるでしょう」とマクダウェル氏は話している。

天文学者の研究への影響はあるのか?

天文学者の研究への影響も懸念されている。一部の衛星は、電波天文学者が研究に使っている周波数か、それに非常に近い周波数を使用する。人工衛星からの電波の漏れや干渉によって、地上の望遠鏡で遠方の天体の観測を続けるのは難しくなる可能性があるからだ。

米国科学アカデミー高周波委員会(CORF)の委員長をつとめるインディアナ大学のリーズ・ヴァン・ジー氏は、「基本的に、電波天文学施設は通信衛星からのダウンリンク(地上へのデータ送信)や空中での電波利用に対して非常に脆弱です。地理的遮蔽のみにより高高度伝送から電波望遠鏡を保護することはできないからです」と説明する。彼女はまた、CORFは現在、スターリンクとの間で調整協定を結ぶ準備をしており、歴史的に、そうした協定が科学と通信会社の利害のバランスをとってきたと言う。

アメリカ国立電波天文台(NRAO)のハーベイ・リスト氏は、スペースXも、同様の通信衛星網の打ち上げを予定しているワンウェブ社も、全米科学財団やNRAOと詳細な点まで協議していると言う。

「それにもかかわらず、彼らは私たちに断りなく人工衛星のパラメーターを変更し続けているのです」。地上の光学望遠鏡、特に、これから建設される大型望遠鏡は、撮影した画像を横切る人工衛星の光跡と戦わなければならないだろう。

豪モナシュ大学の天文学者マイケル・ブラウン氏は、「われわれ天文学者は、今後、光跡だらけの空を観測するための準備が必要になるかもしれません。個人的には、楽しみにしているとは言えませんね」と言う。

スタンフォード大学のブルース・マッキントッシュ氏は、次の10年間の主要なプロジェクトの1つである大型シノプティック・サーベイ望遠鏡(LSST)は、日の出前や日没後の1、2時間に撮影するすべての写真で、1基から4基のスターリンク衛星に対処しなければならないだろうと予想している。LSSTはチリの山頂から空を連続的に走査する予定になっているため、スターリンク衛星の光跡が写り込んだ画像の数は膨大な数になるだろう。

なお、マッキントッシュ氏はTwitterに、「天文学者にとっては、災難というより迷惑行為だが、天文学者じゃなかったとしても断りなしに勝手に空を変えられてしまうのはいいものではないだろう」と投稿している。

スペースXは通信衛星の打ち上げ承認を受けている?

打ち上げの承認はとっている。スペースXは、合計1万1943基の人工衛星の打ち上げについて、国際電気通信連合(ITU)と米国連邦通信委員会から承認を得た。そして、スターリンク衛星を搭載したロケットに対して連邦航空局(FAA)が打ち上げライセンスを与えている以上、スペースXが計画を完遂するのを阻止するような規制はできない。

公平を期するために言うと、宇宙にインターネット衛星網を構築しようと計画している企業はスペースXだけではない。米アマゾンは3000基以上の人工衛星からなるプロジェクト・カイパーを計画しているし、すでに6基の人工衛星を打ち上げた米ワンウェブは、最終的に2000基の人工衛星を打ち上げる予定だ。

科学者の声を、マスク氏はどう考えている?

マスク氏は当初、スターリンク衛星が天文学研究の邪魔になることはないと主張していた。しかし、天文学者らの声を受け、スターリンク衛星のアルベド(反射率)を小さくする方法を考えるように開発チームに指示したようだ。実際2019年5月27日、マスク氏はTwitter上で、スペースXは「科学を非常に尊重している」として、「先週、スターリンクのチームにアルベドの低減についてメモを送った」と投稿している。

しかし、科学者たちから見ると、スターリンクのようなプロジェクトが「宇宙の見方を変えてしまうのではないか」「地上での天文学研究を困難にするのではないか」といった議論は事業を始める前にすべきで、始まってからするものではないというのが統一した見解だ。

(文 NADIA DRAKE、訳 三枝小夜子、日経ナショナル ジオグラフィック社)

[ナショナル ジオグラフィック ニュース 2019年6月3日付]

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