地球観測衛星 その1(地球観測衛星の基本)Earth Observation Satellite

地球観測衛星とは何か？

地球観測衛星とは、地球の陸地・海洋・大気などの状態を、宇宙から観測する人工衛星のことです。多くは高度数百kmの低軌道を周回していますが、より高い軌道から広い範囲を観測する衛星もあります。これらの衛星は災害対策・地図作成・安全保障・気象観測など、さまざまな用途に活用されています。

従来、地球観測衛星の開発・運用には多額の費用が掛かるため、政府主体で大型衛星が単独運用されることが主流でした。例えば、過去にJAXA(宇宙航空研究開発機構)が運用していた地球観測衛星「だいち1号」は質量4トンという大きさでした。しかし現在では技術の発展に伴い、200kg以下の小型地球観測衛星も実用化されており、民間企業により商用化が進んでいます。

どの様な地球観測衛星が優れているのか？

地球観測衛星を評価する項目は多数ありますが、まず重要なのは分解能(空間分解能)です。どれくらい近接した2点を区別できるかを示す指標です。たとえば1 m分解能とは、1 m離れた2点を画像上で別々に区別できることを意味します。厳密には違いますが、1mの物体を識別できる能力と考えてもよいです。分解能が高ければ高いほど、より小さなものが識別できます。(分解能1mは、分解能3mよりも分解能が高いと表現します)

他にも観測範囲・観測頻度・製造・運用コスト・稼働率等も、地球観測衛星を評価する上で重要な項目です。最近では大型の人工衛星を少数運用するケースより、「衛星コンステレーション」と呼ばれる複数の小型衛星を協調動作させて運用されるシステムを構築するケースが増えています。衛星コンステレーションでは小型・複数の人工衛星を分散配置することにより観測頻度が向上し、変化の検出や災害対応において大きな効果を発揮します。

地球観測衛星にどんな種類があるか？

地球観測衛星は、観測方法の違いから大きく２つに分けられます。１つはパッシブセンサー衛星です。これは太陽光の反射や対象物からの放射を観測するタイプの人工衛星です。自ら強い電波を放射する必要がないため、低電力で動作します。代表的なものとしては、光学衛星・赤外線センサー衛星などがあります。日々、日本周辺の気象を観測している気象庁の気象衛星「ひまわり」シリーズも、パッシブセンサー衛星です。

もう１つはアクティブセンサー衛星です。こちらは自ら電磁波を放射し、その反射波を測る人工衛星です。太陽光の反射などに依存しないため、夜間でも観測できるという利点がありますが、より多くの電力を必要とするという難点があります。代表的なものとしては、SAR衛星があります。

このサイトでは次のページから、民間による開発・運用が急速に進んでいる地球観測衛星の代表例として、パッシブセンサーを用いる光学衛星と、アクティブセンサーを用いるSAR衛星を中心に解説していきます。