将来の宇宙兵器はこうなる⁉︎ 前編:新機軸の小型衛星を中心に
訓練中にPRC-117戦術衛星通信装置を展開する米空軍の兵士。現代戦において衛星の活用は大きな意味を持ち、”宇宙兵器”とはつまり偵察衛星や通信衛星であると言っても過言ではないだろう。(画像:アメリカ国防総省)
前回は宇宙防衛の入門書を紹介しましたが、もっと具体的に今後”主戦場”となる宇宙防衛の様相とそこで使われる”宇宙兵器”の話が気になる人も多いのでは無いでしょうか?
SF映画に出てくるような派手な”宇宙兵器”は今の所は公表されていませんが、現在進められている民間の宇宙関連の動きや提案されている研究から宇宙の軍事利用と”宇宙兵器”の未来について考えてみたいと思います。
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現在の偵察衛星の能力とは?
偵察衛星といえば軍用衛星の典型のように思われるかもしれませんが、現在では民間の商用地球観測衛星の性能が飛躍的に向上しており国家機関の保有する高性能偵察衛星を補完する関係になっています。
プラネット社の画像衛星が宇宙から撮影したロケット打ち上げの動画、最新の衛星ではこのレベルの動画が一般に販売できるようになっているのだ。(動画:ユーチューブPlanet社チャンネル)
例え大型高性能な偵察衛星であっても少数では広大な地球全体を毎日撮影する事は出来ません、一方で最近の民間宇宙開発は侮れないもので米国プラネット社は100機以上もの小型画像衛星を打ち上げて全世界全地点を最低一日一回撮影可能な体制を構築しました。[1]
プラネット社の衛星網は大型偵察衛星の観測の隙間を埋め、軍組織の情報収拾を強力にサポートするレベルにまで達しているのです。
このような多数の小型衛星を組み合わせた「小型衛星コンステレーション」は今後の宇宙開発・宇宙の軍事利用を考える上で重要な動きなので、今回はまずこの動きを紹介します。「小型衛星コンステレーション」による地球観測衛星網
「小型衛星コンステレーション」とは何なのでしょうか?
ある目的のために複数の衛星を軌道上に打ち上げて構築されたサービスは「衛星コンステレーション」と呼ばれており、我々が普段利用しているGPSも米空軍が運用している15〜20トン程度のGPS衛星約30基を組み合わせた「衛星コンステレーション」により実現しています。[2]
GPS衛星がどのように軌道上を回っているかの模式図。人工衛星も地球も常に動き続けているのでこのように複数衛星の組み合わせが重要となる。(動画:Wikimedia Commons:El pak)
従来はGPS衛星のように数10トンの大型衛星を少数打ち上げて運用することが多かったのですが、最近の技術革新により小型衛星[3]でも必要十分な機能を得られるようになりその活用が大きく広がっているのです。
例えば前述のプラネット社が運用する小型衛星「Dove」の大きさはわずか数十センチ四方で重さは5kg、それでいて約3メートルの地上分解能をもち地球観測には必要十分な性能を持っています。
プラネット社の紹介動画、多数の小型衛星により一日一回全世界の地表を撮影するほか、その情報をデータベースとして販売している。(動画:ユーチューブPlanet社チャンネル)
当然技術進歩は世界各国で進んでおり、中国の宇宙ベンチャー企業は500kg以下ながら分解能約1mという高い解像度をもつ小型衛星「吉林一号」シリーズを開発、プラネット社の「Dove」よりも高い画質でロケット打ち上げを動画で撮影したほか、飛行中の旅客機や入港中の米空母の動画、さらに宇宙にある国際宇宙ステーションまで撮影してその高い技術力を見せつけました。
開発企業は「吉林一号」60基による「世界最大のリモートセンシング衛星ネットワーク構築」を目指しており、宇宙分野においても中国は米国に対して強烈な追い上げを見せています。[4]そのほかの「小型衛星コンステレーション」
他にも米国HawkEye360社は重量わずか15kg、3機1組の超小型電波監視衛星を開発して世界初の商用電波観測衛星、実質的なSIGINT/ELINT(信号情報/電子情報)衛星の運用を初めており、不審船の追跡やレーダー電波発信源の特定に利用できるとしています。[5]
エアバス・ディフェンス・アンド・スペースが公開した小型通信衛星コンステレーションのイメージ動画、大量の通信衛星により全地球規模の高速インターネット提供を目指す。(動画:Airbus Defence and Space公式チャンネル)
こういった衛星を運用する会社にとって防衛当局をはじめとする政府機関は重要な売り込み先で各社は公式ホームページ上で防衛分野での活用を掲げている他、日本の防衛当局と関係の深いスカパーJSAT社が前述のHawkEye360社の電波監視衛星について販売代理店契約を締結するなど様々な動きを見せています。[6]
通信衛星の分野でもこの「小型衛星コンステレーション」の波は押し寄せており、従来は高度3万6千キロの静止軌道にある大型衛星により行われていた衛星通信に対して、新しく高度数百キロに数百kg程度の小型衛星を何千何万と打ち上げて全地球規模の超高速通信衛星インターネット網を構築する計画が多数進行しています。
この新しい通信衛星は欧州軍需産業大手のエアバス社関連企業も計画を進めており、もしもこの種の計画が実現すれば全地球規模で従来の静止軌道衛星による通信とは別次元の高速回線が可能となるのです。[7]
2003年のイラク戦争では米軍の衛星通信における商用衛星への依存度は80%に達したという話もあります。[8]
現代の戦場において無人機の活用や指揮統制のネットワーク化により軍用通信の量は膨大なものとなっているため、全地球規模で高速衛星通信を可能とする新たな取り組みは民間のみならず軍事分野においても多大なる恩恵があるのは間違いありません。整備のため機首のフェアリングを外したRQ-4 グローバルホーク。フェアリング内部のアンテナにより衛星経由で操縦するので運用時には高速衛星通信回線が必須となる。(画像:アメリカ空軍)提案段階の日本のユニークな次世代衛星
全く新しい種類の衛星コンステレーションを考えているのが日本のJAXAで、従来の人工衛星では考えられない超低高度をイオンエンジンを使って飛ぶ衛星の実証試験を行っています。
この技術を利用した衛星を使えば800kg以下の小型衛星により分解能25cmの光学衛星や分解能0.5mのクラスのSAR(合成開口レーダー)衛星、さらにLIDAR(レーザー画像検出と測距)観測衛星による2次元高精度 風向・風速観測が可能とされています。
以上多数の小型衛星による「小型衛星コンステレーション」を見てきましたが、大型衛星の開発も負けてはいません。
川崎重工の黒瀬らは「宇宙大型アンテナアレイ」を提案、宇宙での大型構造物に適した展開トラス構造物の研究成果を応用した40メートル四方の管制/警戒監視レーダ衛星により『数㎡RCS以上のターゲットを探索でき,民間航空機からステルス機まで,すべての飛行物体を捕捉できる可能性がある』としています。
また今年度に日本国政府の宇宙政策委員会に提出された資料では静止光学観測衛星の研究が紹介されていますが、それによれば高度3万6千キロの静止軌道に有効直径3.6メートルを持つ4トンの衛星を打ち上げることで広大な範囲を10メートル以下の分解能で動画撮影可能、これにより移動している大型船舶や旅客機の観測も可能とされています。[9]
防衛省が先日発表した研究開発ビジョンには上記超低高度衛星や宇宙大型アンテナアレイを意識したと思われるイメージが存在する。(画像出典:防衛装備庁 令和元年8月研究開発ビジョンP5より一部抜粋)最新衛星は戦争の姿を変えるはず・・・?
偵察と通信は古今東西あらゆる戦争で重要な役割を担なって来た事は言うまでもありません。宇宙空間の軍事利用も当初から偵察衛星と通信衛星が大きなウェイトを占めていたのはその重要性の反映といっても過言では無いでしょう。
日進月歩の宇宙開発は今回紹介したように観測衛星や通信衛星の分野に革命的な進歩をもたらしつつあり、これら新世代の人工衛星によって各国の軍事組織が受ける恩恵は計り知れません。
実際のところこれらの技術にはそれぞれに長短あるので完全に万能であるとは言いませんが[10]、しかし新しい技術を利用した偵察衛星や通信衛星は正に戦況を左右する”宇宙兵器”であり、この兵器の優越はステルス機や航空母艦さえも打倒する可能性を秘めているのです![11]
中国人民解放軍ロケット軍のDF-21準中距離弾道ミサイル、このミサイルを対艦弾道ミサイルに改造したDF-21Dは衛星情報を利用して遠距離洋上の空母を狙うと推測されている。(画像:Wikimedia Commons:Max Smith)
ただし新しい技術・兵器が発展すればそれを防ぐ技術・兵器も発展するのが軍事業界の習わしです。
航空機による偵察・観測が始まるとこれを妨害する為に戦闘機が生まれたように、あるいは無線電信による遠距離通信が実現するとこれを傍受・標定・妨害を行う為に電子戦が発達したように、新技術を用いた新兵器に対しては常にそれに類似する新しい対抗兵器が開発されてきました。
次回はそういった衛星を無力化する兵器、「衛星攻撃兵器」などを紹介したいと思います。
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コメント
8/31に衛星つばめが高度200kmまで落として2mくらいの横断幕撮影に成功したこと書けばよかったのに
<8/31に衛星つばめが高度200kmまで落として2mくらいの横断幕撮影に成功したこと書けばよかったのに
「人工衛星「つばめ」が九州新幹線「つばめ」を撮影」ってやつですね〜
超低高度衛星については個人的に注目していますが、あんまり言及すると他とのバランスが悪くなるので記事を書くのが難しいところなのです(汗
※2、3
<戦争が起きたらデブリまみれになってプラネテスみたいにデブリ回収の仕事が出てきそう(小並感)
<電波妨害とか電磁系の兵器が進化するんじゃないか?
今後どうなるかは色々と妄想が捗るところですね〜
明日公開予定の後編ではそんな妄想の材料となりそうな話題が盛り沢山なのでご期待くださいw
デブリもそうだけどコスパが良く短寿命ながらコンスタントに代替衛星を打ち上げることで、物理的な攻撃に対して冗長性を確保する低軌道衛星。
高価で代替が困難ながら物理的な破壊が非常に困難な静止軌道衛星。
ただ有事における低軌道衛星の打ち上げには安全な打ち上げ地点が不可欠なので、国土的に縦深が少ない我が国に適しているかどうか・・。
と思ったけどイプシロンロケットでも高度500kmの円軌道に上げられるのは700kgとかだからその程度の規模にどのぐらいのことを求めてできるかかな・・・
<衛星への物理攻撃についてはそもそも問題が多いよね。
そうなんですよね〜 デブリの問題もそうですが、昔は高価大型少数の衛星だったのが今は低軌道に小型衛星を何十個とまとめて打ち上げているので全部破壊するのは大変でコスパが悪すぎます。
一方で低軌道には電波妨害やレーザー、静止軌道にはキラー衛星と色々と対策も進んでいるので油断ならんという話を次回でやる予定です、
<ただ有事における低軌道衛星の打ち上げには安全な打ち上げ地点が不可欠なので、国土的に縦深が少ない我が国に適しているかどうか・・。
洋上からのロケット打ち上げについて最近複数の話が出ていて、中国なんか今年6月に船舶を改造した発射台から「長征11号」(全長21メートル、打ち上げ能力低軌道700kg)を打ち上げたりしているのでそこら辺は妥当な投資をすれば問題ないと思ったり
※6
<イプシロンロケットでも高度500kmの円軌道に上げられるのは700kgとかだからその程度の規模にどのぐらいのことを求めてできるかかな・・・
そこで出てくるのが超低高度衛星なのですよ! 小型軽量ながら分解能では大型衛星に匹敵する能力! 高度300km前後の超低軌道だから小型ロケットでもそれなりの規模の衛星を打ち上げ可能! 空気抵抗でデブリはすぐに地球に落下するので破壊されても連鎖的破壊:ケスラーシンドロームの可能性は低い! 軌道が柔軟に選べるので作戦展開に合わせた運用可能と防衛任務に嬉しい話がいっぱい!
まぁ視野が狭くて一度に数キロの範囲しか撮影できないのがたまに傷だけど、有事の際はそれでも使いではあるから(汗
※7
<イオンジェットってはやぶさが搭載してたやつか。
はやぶさが搭載してた奴と同じタイプのエンジンですね。
低出力ながら燃費が良いので小惑星探査の他にも静止軌道衛星の軌道微調整や超低高度衛星の高度:速度を保つのには非常によい特性を持っているのです♪
衛星が小型化していったのは訳があって、大型衛星だと開発には5〜7年は掛かり、研究段階から考えれば10年以上の歳月が掛かる。
(衛星バスも研究開発すると更に掛かる)
長い年月が掛かる以上失敗は許されず、設計も保守的になり技術革新が滞っていた背景がある。
(実績のある古い部品や設計しか使えなかった)
それと衛星の群制御という、衛星の機能を分散する仕組みが前に出ていて、一つの衛星に機能を集中せず、複数の衛星に機能を分散させ、必要に応じて機能の一部である衛星を交換出来る仕組みが、ここ最近の流行りなんだよな。
小型衛星だと開発は3〜5年程度であり、最新の技術を反映し易く、能力や価格もお手頃で、複数の衛星を一度に打ち上げられ、打ち上げ時期に比較的自由がある固体ロケットを使えるメリットもある。
川重が大型衛星を提案しているようだけど、管制/警戒監視レーダーという事は、最近日経新聞で出ていた宇宙の交通管制する衛星かな?
宇宙交通管制(STM)という種類のもので、日米が宇宙の公共インフラを開発し、中露が敵対した場合は使わせないって仕組みだろ。
海洋国家として宇宙の海を支配するのは当然だな。
利用国が多ければ、破壊するのも憚れるだろうしな。
川重の管制/警戒監視レーダーは承認される可能性が高いと思うが、静止光学観測衛星は多分却下されると思う。
要素研究は継続して行うとは思うがな。
何方も費用は高額だし、管制/警戒監視レーダーは新しいジャンルで、先を見据えれば利用料とかで投資を回収出来る見込みが立つが、静止光学観測衛星は他の手段で代用可能で、費用対効果が悪く他の研究開発に支障が出ると思う。
有事の際の打ち上げを検討するのなら、空中発車ロケットを研究した方が現実的かもな。
最近は余り話を聞かないが、C-2のカーゴ室に納まるサイズのロケットを空中発車出来れば、打ち上げの柔軟性や抗堪性も高まるでしょうけどね。
C-2輸送機のカーゴサイズはL15.7×W4×H4m ランプ長5.5mで、低軌道なら兎も角、打ち上げ重量も低く需要を見込めなかったから、研究開発が止まっているのだろ。
ロケットの打ち上げの為に、わざわざC-2輸送機を維持してパイロットも用意出来ないからね。
SS-520をC-130で空中発射する計画があるよ。
例えSS-520を空中発車で打ち上げても、ペイロードが少なく商売にならないよ。
今日本の宇宙開発で一般的に使われているNECのNEXTERという標準バスは、縦横高さが約1㍍くらいで、SS-520のフェアリングに収まらないので、ロケットを改造せねばならない。
国内外にそれ程の需要があるのなら改造するだろうが、やらないってのはそういう事なんだろ。
それに今の技術では500㌔以下のミニサットが各ミッションに丁度良いサイズで、これ以上の小型化は未だ時間が掛かる。
低軌道衛星が実用化し、低軌道を航行する機体に物資を輸送する等の任務が無い限り、空中発車ロケットは画餅なんだよなぁ。
<小型衛星だと開発は3〜5年程度であり、最新の技術を反映し易く、能力や価格もお手頃
相乗り打ち上げなどで低リスク低価格で打ち上げられる小型衛星は色々と便利みたいですね〜
このあたりは最近戦闘機が高度複雑になって開発費が高騰して生産・配備に時間がかかっている一方、小型無人機が最新技術を貪欲に使って次々と新しいのが出ているのと似ていると思ったり
<最近日経新聞で出ていた宇宙の交通管制する衛星かな?
「宇宙の交通整理、日米が連携 衛星管制や「ごみ」除去」(https://www.nikkei.com/article/DGXMZO49574190Z00C19A9MM8000/)ってやつですかね?
これは船舶や飛行機のような国際的な取り決めに不備がある宇宙空間における衛星の管理・運用に関わる話で、次回取り上げる宇宙状況監視(SSA)に関係する話ですね〜
今回ご紹介した『宇宙大型アレイアンテナとその応用』の方は大気中を飛ぶ一般的な航空機に関係する話です。これ以外にも静止降水レーダ衛星とか凄いものも提案しているので色々とぶっ飛んでいるというかw(費用対効果がどうなのかは今後要検討でしょうが・・・
※10
<空中発車ロケットを研究した方が現実的かもな。
実は今年初飛行を成し遂げた世界最大級の航空機「ストラトローンチ」は正に空中発射ロケットの母機として開発されたのだ!
全幅ならAn-225を上回り、離陸重量も良い勝負だ!
けどそれだけやっても高度400 kmの低軌道 (LEO) に370 kgの衛星を打ち上げるペガサスロケットしか扱えないって事で計画は頓挫中(´・ω・`)
理論としては良くて色々と夢一杯の計画もあったのだけど、稼げる速度は第一宇宙速度の3%程度で現実は厳しいみたいです(涙
<この前ガリレオが大規模なシステム障害を起こした時〜
衛星測位システムのシステム障害という社会に大きなダメージを与えうる大問題なのに、全く影響が確認されずにスルーされたという悲しみ(´・ω・`)
欧州が米国のGPSに頼るのは嫌だったとはいえ、全然影響力発揮できなくてそれで良いのかガリレオよ(汗
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