衛星間通信技術

planet-to-planet communications


人工衛星と他の人工衛星または、人工衛星から地球の間でコミュニケーションを取る技術の総称。21世紀には、宇宙基地の運用やマルチメディアの移動体通信など、通信分野において、人工衛星の利用が増大する。宇宙と地上間で、大容量の情報をやり取りするためには、複数の衛星をネットワーク化する技術が重要になる。高度約400キロの上空に1997年末からの建設が見込まれている国際宇宙基地は、地上と直接連絡するための通信回線のほかに、人工衛星を経由して地上にデータを送る回線を併せ持っている。宇宙基地が地上を周回して同じ位置に定まらないので、地球の裏側に回っても連絡ができる手段を確保するためである。同じ方法を使って、低軌道を周回する環境観測衛星からの監視データを取得することもできる。これによって、衛星のデータ記録装置を小型化したり、運用司令を簡素化するなどの利点も生まれる。データ中継衛星はこのときに利用されるが、米国、ロシアではすでに実証的な研究が進められている。日本では1994年8月に宇宙開発事業団(NASDA/National Space Development Agency of Japan/当時)が打ち上げた「きく6号」で、データ中継を目指した衛星間通信の実験に成功した。相手はNASA(National Aeronautics and Space Administration/米国航空宇宙局/ナサ)の大気観測衛星「UARS」であった。「きく6号」は静止軌道への導入を失敗して楕円軌道を回ったため、交信時間は10分程度と短かったが、約39,000キロ離れた2つの衛星が、それぞれ位置を捕らえて追尾できた。宇宙開発事業団(当時)はこの成果を、1997年8月打ち上げのCOMETSや、2000年に打上を予定しているデータ中継技術衛星DRTSで、さらに確実な衛星間通信技術を高める。「きく6号」では1秒当たりわずか10ビットだった情報転送量を、COMETSでは120Mビット、DRTSでは240Mビットにすることを目標にしている。NASAでは既にSバンド(2GHz帯)とKuバンド(14 16GHz帯)、将来はKaバンド(18 30GHz帯)を用いる追跡・デーや中継衛星システムのTDRESSが実用化され、スペースシャトルからのリアルタイムTV映像中継を実施している。NASDAではデータ中継実験衛星DRTSを開発中で、高性能光衛星間通信システム実現に必要なキーデバイス・コンポーネントの研究を中心に静止衛星と低軌道衛星の間で1Gビットの伝送させようとしている。技術研究本部ではここ数年進歩が著しい光ファイバー増幅器に着眼し、波長1064nm帯の光増幅器であるネオディニウム添加光ファイバー増幅器NDFA(Neodymium Doped Fiber Ampliffier)と、近年光ファイバー通信に幅広く利用されている波長1550nm帯のエリビウム添加光ファイバー増幅器EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)の研究をしている。また、NASA(National Aeronautics and Space Administration/米国航空宇宙局/ナサ)やDARPA(Defence Advanced Research Project Agency/防衛高等研究計画局/ダーパ)は次世代インターネット・プロジェクトから資金援助を受け、インターネット・アーキテクチャをスペースコミュニケーションに適用させる作業を進め、インターネットの父と呼ばれているビント・シェルフ(Vint Cerf)などは、1998年ころから、惑星間インターネット構想を実現するため、インターネットのプロトコル改良計画を発表し、2040年までには安定した惑星間バックボーンを構築するという。すでにインターネットの初期段階に存在したARPANETにあたる惑星間インターネット技術の実験は衛星間通信という形で始まっていることから、実現はそれほど遠くはないかもしれない。例えばNASAがすでに衛星間通信で木星探査機「Galileo」との通信で利用している「Deep Space Network」も存在している。詳細情報はNASAのJPL研究所(Jet Propulsion Laboratory)の土星探査機「Cassini」のURL(http://www.jpl.nasa.gov/cassini/)、木星探査機Galileoのリアルタイム情報があるURL(http://ioflyby.com/)、NASAが発表した「木星探査機Galileoが衛星エウロパに水の存在を確認」についてのニュース・サイトのURL(http://www.hq.nasa.gov/office/pao/NewsRoom/today.html)またはURL(ftp://ftp.hq.nasa.gov/pub/pao/pressrel/1996/96-166.txt)などで知ることができる。ただし、惑星間インターネット構想で最大の問題は、惑星と惑星の距離で、光を使った通信スピードではリアルタイム通信が実現できない。例えば、光通信を利用して、銀河系インターネットを利用した場合、そこには光年という距離が存在し、送信者の情報を着信したときには受信者がこの世に存在していないことまで考慮する必要があるため、本格的に量子テレポテーション通信技術開発にまで視野を広がる必要がある。そうなれば、テレポテーションを実現しているといわれるカタツムリの調査が活発になることだろう。宇宙開発では国際的に効率・低コスト化が求められているが、宇宙部品への民生技術の取り込みの方針を打ち出している宇宙開発事業団(NASDA/National Space Development Agency of Japan/当時)の委託を受けた高信頼性部品は、NECや東芝、京セラと協力し、宇宙用64ビットMPUを開発し、2001年以降の人工衛星に搭載することになった。この技術は今後、高機能、低コスト化が進む民生技術の部品レベルとして、取り込むことになる。NASAのミッションオペレーション標準化プログラムマネジャーAdrian Hookeによって計画された、太陽系一帯に再利用可能な標準通信インフラを張り巡らせる惑星間インターネット構築案Interplanetary Internet (IPN):Architectural DefinitionをIETF(Internet Engineering Task Force/インターネット技術特別調査委員会)に提出した。詳細情報はURL(http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-irtf-ipnrg-arch-00.txt)で知ることができる。2001年11月22日にESA(European Space Agency/欧州宇宙機関)の衛星「アルテミス(Artemis)」が、フランス国立宇宙研究センター(French space agency)の地球観測衛星「SPOT 4」と、レーザーでデータをリンクさせるレーザー衛星間のデータ通信システムの実験が実施され、5000Mbpsで成功した。詳細情報はURL(http://www.esa.int/export/esaCP/ESASGBZ84UC_index_0.html)または、URL(http://telecom.esa.int/artemis/)で知ることができる。米国のGAO(General Accounting Office/米国連邦会計監査院)は2003年6月12日に、NASAの巨大プロジェクトとリスクに関するレポート「NASA: Major Management Challenges and Program Risks, by Allen Li, director, acquisition sourcing and management, before the Columbia Accident Investigation Board, in Washington, D.C. GAO-03-849T」を公開した。詳細情報はURL(http://www.gao.gov/cgi-bin/getrpt?GAO-03-849T)で知ることができる。Googleは2005年9月8日に。「インターネットの父」とも呼ばれ、TCP/IPプロトコルの共同開発者であるビント・サーフ(Vinton/Vint Cerf)は1982年以来勤めていたMCI社を離れ、チーフ・インターネット・エバンジェリスト(Chief Internet Evangelist)として迎えたと発表した。ビント・サーフは、NASAのJet Propulsion Labプロジェクトの惑星間(planet-to-planet communications)ネットワーク研究、およびICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)会長の職について、そのまま継続すると報告している。詳細情報はURL(http://www.google.com/press/pressrel/vintcerf.html)で知ることができる。


光衛星間通信のためのLUCEと光学特性試験装置
LUCEの光学部と電子回路
宇宙開発事業団ミッションカレンダー(1997〜2003)
EDR(Erbium Doped Fiber/波長1550nm帯のエリビウム添加光ファイバー)の断面図
光ファイバー・ケーブル実験光景
地球システム(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
地球資源衛星1号JERS-1(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
J-Iロケットのシーケンス(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
落下実験施設概要図(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
カプセル概要図(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
OCTSによる海面海色温度分布(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
OCTSで見た黒潮(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
オゾンホールと台風(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
全地球オゾン全分布(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
SFU(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
TR-IA4号ロケット(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
国際宇宙ステーション想像図(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
太平洋の海上風向と風速(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
電波試験システム図(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
電波試験設備(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
衛星間通信対応実験(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
衛星間通信実験OICETS(提供/宇宙開発事業団/NASDA)
黒潮流動ベクトル図(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
3次元表示画像-1(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
3次元表示画像-2(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
3次元表示画像-3(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京/TM1-2-3(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京/TM2-3-4(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京/TM3-5-7(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京TM4-5-7(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
東京/TM6(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
伊豆大島噴火-1(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
伊豆大島噴火-2(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
伊豆大島噴火-3次元表示画像(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
チェルノブイリ原発事故(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
大雪の日本列島(提供/リモート・センシング技術センター/RESTEC)
Apple社G3登場で使われたのカタツムリの広告
Deep Space 1のページ
イオン・エンジンの原理
漫画チックなDeep Space 1のポスター
これまでの情報通信と量子力学情報通信
1999〜2005年のオンライン広告成長予測
米国における2000年1月〜2月のオンライン広告ターゲット
家庭向けオンライン広告Top18
Communications Industry Forecastのオンライン広告1999〜2004年予測
インターネット広告のカテゴリーとタイプ、歴史
ロシアとヨーロッパのインターネット・ユーザーの伸び
米国のインターネット広告掲載タイプ要求と提供タイプの比較
draft-irtf-ipnrg-arch-00
Vint Cerf-1
Vint Cerf-2
Vint Cerf-3
Vint Cerf-4
Vint Cerf-5
Vint Cerf-6
Vint Cerf-7
月面着陸で脚光をあびたケネディー元大統領の本音テープ
NASAが実施している火星と地球のTelecommunication
GAOによる2001年10月16日のバックボーン・マーケットの調査報告
GAOが2001年11月27日に公開したNASAのアーカイブ構築プラン
ArtemisとSPOT 4で実施された衛星間通信実験概念図
NASAの巨大プロジェクトとリスクに関するレポート
経団連が2004年6月22日に公開した宇宙開発利用の早期再開と着実な推進要求書