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宙から視る水の行方

JAXA GCOMプロジェクトマネージャ 中川敬三 氏 インタビュー 宙から視る水の行方

2012年7月4日、東京港区、メルパルクの大ホールを埋めた聴衆を前に、大きな地球の映像をバックに中川は静かに語り始めた。「昨日から今朝までに「しずく」が捉えた全地球の映像がこれです」一瞬、会場がどよめいた。大勢の聴衆が一緒に「この地球(ほし)の今を視た」瞬間だった。

先ほど受信したばかりの地球の水の有様がスクリーンに現れた。1周100分で地球を回る衛星ならではのグローバルな視点が十分に活かされた画像。あわせて縮小しつつある北極海の海氷の様子も示された。

この日、18:30から行われた、JAXAシンポジウム「宙(そら)から視る、宙をつかう」での、中川が参加したトークセションの終わりの出来事だった。

会場からの拍手を浴びながら少し紅潮した中川の胸中には「ようやくここまで来た、これで国際的な地球観測の土俵に乗れる!」という想いがあふれていた。

画像:「しずく」搭載センサAMSR2の観測データ 地球全体の擬似カラー合成画像 2012年7月3日から4日にかけて取得されたもの。23GHz、89GHzで観測黄色は降水域や雪氷域を示している。1走査で約1450kmの幅を観測するが中緯度から赤道域では1日の観測では未観測領域(図の黒い場所)が残る。2日間で地球上の99%以上の場所を観測することが出来る。
「しずく」搭載センサAMSR2の観測データ 地球全体の擬似カラー合成画像
2012年7月3日から4日にかけて取得されたもの。23GHz、89GHzで観測黄色は降水域や雪氷域を示している。1走査で約1450kmの幅を観測するが中緯度から赤道域では1日の観測では未観測領域(図の黒い場所)が残る。2日間で地球上の99%以上の場所を観測することが出来る。

「しずく」(第一期水循環変動観測衛星:プロジェクト名 GCOM-W1)は、高性能マイクロ波放射計2(AMSR2)を搭載して、高度約700kmの極軌道から様々な周波数を使い地球の水(水蒸気、氷)が発するマイクロ波を検出して、全地球的な水の循環を調べようとするJAXA(宇宙航空研究開発機構)の衛星だ。
2002年12月に打ち上げられた「みどりII」に搭載された初代のAMSR、そして2002年5月にNASAが打ち上げた地球観測衛星Aquaに搭載されたAMSR-Eをさらに改良、衛星搭載センサとしては世界最大の2mもの可動型アンテナを搭載、5年間にわたって観測を続ける予定だ。
「しずく」のプロジェクトマネージャ、中川敬三さんに「しずく」開発から打ち上げまで、そして軌道投入から初画像の取得、今後の展開などを小笠原が聞いた。


JAXA GCOMプロジェクトマネージャ
中川 敬三 氏

写真:JAXA GCOMプロジェクトマネージャ 中川 敬三 氏

「しずく」の忘れえぬ日々

小笠原:
中川さん、「しずく」の成功おめでとうございます。まずは4日に行われた初画像の取得から公開にかけてのお話を伺いたいと思います。
中川:
4日のトークショーへの登壇はすでに打上げ前から予定されていたので、この日までに「しずく」の画像を公表するのは正直スケジュール的に無理かなと思っていました。本来だったら観測軌道投入が7月1日頃の予定でしたから。打ち上げ後「しずく」は大変順調で、観測軌道投入、AMSR2の回転数アップ(40rpm:1分間に40回転する)までとんとん拍子に進んだのです。

3日にAMSR2受信機の電源を入れるということになりました。この日の朝、筑波のデータ処理設備の前に立つと、スバルバード局(ノルウエー)から命令が送られてすぐ、画像がリアルタイムで降りてきたのです。集まった衛星やAMSR2担当が皆で「ちゃんと撮れている!全てのチャネルが完全に生きている!」と口々に興奮して言い合っていましたね。
小笠原:
その時の中川さんのお気持ちは?
中川:
「ほっとした」、「言葉では言い表せない」そんな気持ちでした。その日から翌4日朝までに地球全体のデータが得られたので、急遽4日夕方のシンポジウムで公表することになったのです。私は「データが十分得られなかったらこの日の公表はあきらめてもいいよ」そんな風に思っていたのに、「しずく」は本当に打ち上げ後とんとん拍子にいったというのが実感です。
小笠原:
そうだったのですね、では時間を少し戻して、5月18日の打ち上げ当日のことをお聞きします。この時はどうでしたか?
中川:
打ち上げは深夜(日本時間:午前1時39分)だったのですが、私は前の日からずっと種子島の管制センターに詰めて、打ち上げの進行を見守っていました。衛星の打ち上げ準備完了のボタンも押して(これはプロマネの仕事なのです)後は待つだけになりました。ここまでは結構平常心でした。
打ち上げが成功、韓国の「アリラン3号」(「しずく」と同時に打ち上げた衛星)が分離、そこからですね、種子島からはロケットの軌跡が見えなくなって管制室が静かになったのです。これと反比例して「自分の衛星はどうなんだろう・・・と心臓がドキドキしてきたのを覚えています」
「8分間でした、長かったですね、まるで体が硬くなったように感じた8分間でした」ようやく筑波から衛星が無事ロケットから分離したことの連絡が聞こえて「やった、これで土俵入りだ」そんな風に感じました。
写真:「しずく」分離後の種子島RCC(総合指令棟)の様子 後列、左から4人目(白い作業服)が中川プロマネ
「しずく」分離後の種子島RCC(総合指令棟)の様子
後列、左から4人目(白い作業服)が中川プロマネ

小笠原:
「しずく」は土俵入り前に5年にわたる開発期間があったわけですが、その中で特に印象に残ったことが何かありますか、お話し下さい。
中川:
開発期間中はいろいろありましたが、私にはどうしても忘れられない日があります、2011年3月11日、そう東日本大地震のその日です。
私は地震の瞬間はここ茨城県つくば市の宇宙センター内で会議中でした。地震後すぐに試験中の衛星のことが気になって現場に聞くと「大変です!」というので、すぐ現場に駆けつけました。すると衛星を置いた場所のすぐ近くの壁が落ちていたのです。衛星の脇にそのガレキが積もっていたのです。
電気がとまってクレーンも何も使えず衛星を運び出すことも叶いません、どうするか、周囲のほこりから衛星を守るために、まず衛星をビニールシートで包んで保管することをしました。ぐるぐる巻きです。それがその時出来たことの全てでした。これから1ヶ月、建屋が一部壊れているので現場に立ち入ることすら出来ず、随分いらいらした不安な時間をすごしました。
ようやく1ヶ月後、立ち入り安全も確認されて、電気も使えるようなって、ビニールのぐるぐる巻きを外して真空掃除機でまず全ての部分のほこりを取り去ることから始めました。大変な作業でした。でもこれが功を奏して、衛星電源の再投入以降、この一連のアクシデントによる不具合は見つかりませんでした。これらのことは本当に誰も経験したことの無い事態でしたね。
小笠原:
このような状況で、開発/試験スケジュールに大きな影響があったのではないですか?
中川:
スケジュールはその前から、前倒しで動いていたのでかなり余裕がありました。でも、今度は筑波の真空チャンバーが使えるまで待つ必要がありました。筑波での一連の試験が終了すると、他の衛星が試験をするスペースをあけるため、予定を早めて衛星を種子島に持っていくことにしました。種子島の落ち着いた環境での試験は安心でした。
小笠原:
「しずく」開発、試験で一番大変だったことは、あるいは難しかった機器は何でしたか?
中川:
やはりAMSR2でしょうか。単体ではこれまでのAMSR/AMSR-Eの経験が活きて何とか行けたのですが、システムに載せて試験するのは大変でした。2mのアンテナを地上で空気の力、重力をキャンセルしながら40rpm(1分間に40回転する)で試験することは不可能。したがって、アンテナ部を外した状態で、本体箱部のみをAMSR2単体で回転させて試験をしました。大型の展開物の地上試験の難しさを教えられました。
画像:水循環変動観測衛星「しずく」(GCOM-W1)上部の円盤が、AMSR2アンテナ部、この部分と下部の箱部分が1.5秒で1回転する
水循環変動観測衛星「しずく」(GCOM-W1)
上部の円盤が、AMSR2アンテナ部、この部分と下部の箱部分が1.5秒で1回転する

A-Trainのトップランナーとして

中川:
軌道制御のチェックが終わって、「A-Train」への軌道投入が始まりました。
小笠原:
今A-Trainという大変魅力的な名前が出てきました、これは Afternoon Constellation のことで、「午後1:30」に赤道上空(他の場所でも同じように地方時1:30ころに上空を通過する)を南から北へ次々と複数の衛星が連なって横切っていく軌道のことを指していますね。まるでジャズの名曲の響きがある・・・・その軌道に関してお話下さい。
中川:
A-TrainはNASAが主導した計画で、質問のように複数の異なるセンサを搭載した衛星がほぼ同じ軌道に連なったような「午後上空通過の軌道」を指します。この軌道に「しずく」を加えることや、投入方式に関してはNASAやCNES(フランス国立宇宙研究センター)との綿密な調整によって決められました。
投入計画は上記機関による審査会で承認を受けた上で実施できたものでした。これだけ近接した同一軌道に衛星を軌道投入するということは、日本としては初めての経験です。これは、例えれば衛星のランデブー技術に通じるものです。
でもランデブーの場合は、データ中継衛星を使い、常に地上とのコンタクトを保ちつつ実施するのに対して、今回は衛星が中継機能はもたないのでリアルタイムで状況を知ることが出来ませんでした。ということは軌道制御計画が全てで、この計画と実績を常に付き合わせながら軌道を追い込むしかなかったのです。
当初軌道は数%の誤差は覚悟していましたが、実際には、両者が99.6%といった驚異的な精度で一致してきたこともあり、制御回数を減らすことになり、軌道投入が予定のスケジュールより早くなったほどです。これには、軌道投入計画/制御/軌道決定など様々なメーカの方の協力があってのことです。「こうのとり」で培ったランデブー技術も大いに活きました。
小笠原:
A-Trainの図を見ると、現在「しずく」はA-Trainの先頭にいます。なぜこの位置に置くことになったのですか?
中川:
NASAから「しずく」をA-Trainのどこにおきたいか、打診がありました。「しずく」はAMSR2のデータを最大限活かすために、米国Aqua衛星から10分以内の位置におきたかったのです。これはAqua搭載可視赤外センサ MODIS ( Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ) と同時観測をしたかったためです。
とすると、この時点で先頭にいるAquaの前か後ろのどちらかということになり、「後ろ」に入れる(前後に衛星が存する)より、片側(実際には軌道の後ろ側)にしか衛星が居なくて、投入が比較的しやすく安全という先頭を選んだというのが実態です。
小笠原:
なるほど、投入のしやすい場所を選んだので結果的にそうなったのですね。それでもA-Trainの先頭=トップランナーというのは何とも誇らしい位置ですね。(笑い)
図版:A-Train概要図 2012年現在で、先頭に描かれているOCO-2(CO2観測衛星、NASA)は未打ち上げ
A-Train概要図
2012年現在で、先頭に描かれているOCO-2(CO2観測衛星、NASA)は未打ち上げ

Aqua
地球の水循環を観測するNASAの衛星AMSR-Eを搭載(現在観測は終了)
CALIPSO
光学ライダーを用いてエアロゾル、雲を観測するNASA/CNESの衛星
CloudSat
電波レーダを用いて雲のデータを取得するNASAの衛星
PARASOL
2009年にA-Trainを離脱
Aura
大気組成、化学反応やダイナミクスを観測するNASAの衛星

時代にマッチする衛星を提供する使命

小笠原:
ではこれからのことを伺います。これから「しずく」は5年に渡ってA-Trainの一角を占めて、地球を観測し続けるわけですが、その意義などをお聞かせ下さい。
中川:
写真:JAXA GCOMプロジェクトマネージャ 中川 敬三 氏
JAXA GCOMプロジェクトマネージャ
中川 敬三 氏

実は「しずく」のAMSR2だけで新たな知見がもたらされる訳ではありません。AMSR2は基礎的なデータを提供するセンサなのです。A-Ttrain軌道にある他の衛星がこのデータをベースとして使っているのです。
ですから「しずく」のA-Train軌道投入は、NASA側から強い「Invite(ご招待)」があったのです。このようにして「しずく」データが、他の衛星を通じての広いサイエンスへ貢献することが期待されます。

AMSR2からは100分毎にデータが降りてきて、すぐ処理をして気象庁などに配布しています。もう現業的なルーチンワークに近い形になっていますので、衛星との回線や、処理計算機を含めて止めるわけには行きません。例えれば、みなさんが毎日テレビの天気予報で見ている「ひまわり」からの雲画像と同じようなものとなっていきます。
今後、「しずく」データは一般の人も含む幅広い研究者たちにも利用してもらえるような体制をとっていきます。是非多くの方に利用してもらいたいですね。

小笠原:
今後打ち上げが予定されているGCOM-C1(気候変動観測衛星)との関係はどのようなものですか?GCOM-C1もA-Trainに投入されるのですか?
中川:
GCOM-C1はミッション要求から、高度が800kmと高いのでA-Trainには投入されません。こちらは多波長光学放射計SGLI(Second generation Global Imager)が搭載され、分解能250mで多波長観測することの出来るものです。ただSGLIは光学センサで、可視光/赤外光で地球を観測するため、雲があった場合はその上部のみが観測できるだけで、その下の海面や陸地を見通すことはできません。
一方AMSR2は分解能はSGLIより劣るが、マイクロ波を使うために雲を通すことが出来て、雲があっても海面の温度等を測ることが出来ます。ですからこの二つは相補的に働き、この組み合わせが総合的な気象の理解につながるものと考えています。
小笠原:
水が地球の気候をドライブする主要な要素となっている、この水の循環を「しずく」やその後継機が観測し続ける意義は。
中川:
GCOM-C1とともに、「しずく」の後継機となるGCOM-W2の開発にも早期に着手したいところですが、現在国の予算も大変に厳しい状態にあり、本来1年の引き継ぎの期間をもって4年後には打ち上げたいのですがなかなか厳しいところです。
思い返してみると「しずく」プロジェクトが立ち上がった6年前頃は、地球観測サミットが開催されたりして、地球の気候変動に対する関心が高まった時期にもあたり、そういった分野の観測気運が大いに高まった時期でした。今は気候変動が生活に及ぼす影響が非常に大きくなって、「水」が関与する災害への関心が高まっています。
こういった時代にマッチする衛星やデータを提供することが我々には要求されています。干ばつ、大雨/洪水、エルニーニョ、北極海航路・・・災害だけでなく、農業生産や、物資輸送といった広範な経済活動に対する気候の影響と、その解明が期待されています。

「しずく」から地球観測衛星は“利用実証”段階に入るといえます。インフラとして衛星のデータが生活に密着して使われる時代、それを実現するプラットホームを国産で提供する力が絶対に必要なのです。しかも決められた製作期間/価格で、衛星や、それがもたらすデータをタイムリーに提供することがJAXA(各メーカも含めて)には強く要求されています。

私がJAXA(前身のNASDA)に入社して30年になります。最初の頃の技術導入から、今や自主的な開発で世界一級の衛星やセンサを造れるまでになりました。
動くことが目的だった時代は終わって、宇宙も、動いて当たり前で、その上で何ができるかが問われる時代となりました。
小笠原:
大きなテーマについて最後に語っていただいてありがとうございました。今後の「しずく」の活躍大いに期待しています。

中川さんの目には、5年をかけて造り上げた「しずく」が、大きなアンテナを煌かせながら、地球をスキャンしてデータを撮り続けている姿がいつも見えているように思えた。
「しずく」はA-Trainのトップランナーの位置から、この瞬間も、この地球(ほし)の今を見続けている、地球にとって気候を動かす主要な要素としての水の行方を追いながら。

7月中旬、「しずく」は、グリーンランド南部の大陸氷床が大規模に溶けている様子を捉えた。その画像は、この地球(ほし)の行く末に大きな啓示を与えているように思えた。

取材・執筆 小笠原雅弘 2012年7月24日

中川 敬三(なかがわ けいぞう)

1956年大阪府生まれ。GCOMプロジェクトマネージャ。1982年、宇宙開発事業団(現JAXA)に入社。放送衛星3号「ゆり」(BS-3)、光衛星間通信実験衛星「きらり」(OICETS)の開発などを経て、2006年現職。

写真:中川 敬三