■気象衛星安定化へ振動低減　ひまわり８号画像精度向上

　日々の暮らしに欠かせない天気予報。観測技術の進歩などを背景に予測精度は年々高まっているが、日本は人工衛星の活用で特に先行しているとされる。１９７８年から代々運用され、そうした衛星による観測を支えてきたのが気象衛星の「ひまわり」だ。三菱電機は２０１０年から運用されている７号、そして昨年１０月に打ち上げられ、今夏から本格運用する予定の８号と続けて製造を担い、予測精度の向上に大きく貢献してきた。

　初のカラー撮影

　青々とした海に満たされた地球の姿。地表の多くを雲が占める中、赤茶けたオーストラリア大陸が顔をのぞかせている。日本列島が、シベリア大陸方面から延びた筋状の雲に覆われている様子も確認できる。

　昨年１２月に気象庁が公表したひまわり８号初の撮影画像だ。静止気象衛星によるカラー画像の撮影は、これが世界で初めてという。

　ひまわり８号は、昨年１０月７日に種子島宇宙センターからＨ２Ａロケットによって打ち上げられた。同１６日には赤道上空３万６０００キロメートルの静止軌道に無事、到達している。

　ひまわり８号の主な役割は、もちろん気象データの収集にあるが、防災に加えて、船舶や航空機の安全確保でも活躍が期待されている。

　静止軌道上で展開した際の全長は約８メートル。航空管制衛星と相乗りで製造された７号の３分の１以下とかなり小型だ。重さも７号の約１７００キログラムに対し、４００キログラムも“ダイエット”している。

　それでいて、観測性能は大幅に高まった。解像度は２倍となり、７号で１キロメートル四方だった可視画像の領域は０．５キロメートル四方に向上。３０分おきだった観測頻度も１０分おきに短縮され、日本周辺などの狭い範囲なら２分半ごとに撮影できるという。カラーを含め、撮影できる画像の種類も５から１６へ大幅に増えた。

　これにより、「黄砂や火山灰の分布を正確に把握できるようになり、集中豪雨をもたらす雲が発達する様子も詳細に追いかけられる」（気象庁）と期待されている。

　そうした性能向上に大きく寄与しているのが、最新の米国製観測センサーだ。米国の次期気象衛星に先駆け、世界で初めて搭載された。

　もっとも、単に搭載するだけではセンサーの能力は十分に発揮されず、宝の持ち腐れとなってしまう恐れがある。というのも、衛星の姿勢がほんの少し崩れるだけで、デジタルカメラでいう手ブレが発生してしまうからだ。静止衛星は完全に止まっているようにみえるが、実際には姿勢制御装置のモーターなどからわずかな振動が生じる。太陽熱による「ひずみ」も、姿勢を狂わせる要因の一つだ。

　三菱電機の磯部昌徳ひまわりプロジェクト部長は「姿勢を極力安定させ、観測センサーの性能を最大限に発揮させることが最も重要な仕事になった」と振り返る。

　姿勢のブレを防ぐには、衛星本体での対策が欠かせない。８号では、制御装置モーターなどの振動を減らしたほか、構造にも手を加えた。

　具体的には、観測センサーを台座に載せ、衛星本体から延びた背骨に当たる「セントラルシリンダー」と直結。台座には姿勢の状態を検知する各種センサーを取り付けた。これにより、姿勢の安定性が格段に増した。台座の素材には、太陽熱に耐えられる炭素繊維強化プラスチックを採用、耐久性も高めた。

　一方、台座に取り付けるセンサーには、モーターの微少な振動も測定できる「角速度センサー」などを追加。幅広い姿勢情報を取得できるようにした。

　工夫はそれだけにとどまらない。

　地上でデータ処理

　８号では、地上に送信する観測データが７号の３０～５０倍に増えることから、送信に用いる周波数帯が変更された。三菱電機はそれに合わせて、角速度センサーなどが拾った衛星の姿勢データを観測データと同時に地上へ送信し、地上側でソフトウエア処理することにした。こうした姿勢データは、地上での処理があって、初めて有効なものとなる。

　同社は、処理済みの姿勢データを観測データとともに気象庁へ提供。それを気象庁が独自に処理し、正確な位置を反映した画像を得られるようになった。磯部プロジェクト部長は「８号は衛星と地上が一体となったデータ処理こそが最大の特長」と説明する。

　トラブル乗り越え計画通り打ち上げ

　１９７８年の初号機打ち上げ以来、国民に身近な存在として親しまれてきたひまわりだが、２００３年には後継機の打ち上げが失敗し、観測が途絶えそうになったことがある。このときは、当時運用中だった５号が寿命を越えて観測に当たったほか、米国の気象衛星を借り受け、西太平洋上空まで移動してもらうことで、約２年の不在をしのいだ。

　現代の気象予測はスーパーコンピューターを用いた高精度なものになっているが、肝心の観測データがなければ、まともな予測ができなくなってしまう。

　ひまわり８号の製造でも予期せぬトラブルに見舞われた。特に観測センサーの性能を認定する試験が遅れ、衛星本体の製造スケジュールにしわ寄せが及んだことは大誤算だった。

　ただ、その後は製造担当者らの頑張りもあって後れを取り戻し、最終的にはほぼ計画通りに打ち上げることができた。

　８号は３月まで試験を行い、夏をめどに７号と交代する予定だ。画像データは日本だけでなく、アジア太平洋地域の３０カ国以上に提供される。さらに１６年には９号の打ち上げも決まっている。製造を担うのは、やはり三菱電機だ。

　「時間との戦いで、完成までの１年は現場にも休み返上で頑張ってもらった。まだ試験中で苦労は続くが、こうした苦労の積み重ねが次につながる」。磯部プロジェクト部長はそう強調する。（井田通人）