将来の宇宙兵器はこうなる⁉︎ 後編:衛星攻撃兵器とその問題点
防衛省が想定する人工衛星に対する様々な脅威。今日の宇宙空間は様々な脅威に晒されているのだ。(画像出典:防衛省令和2年度概算要求の概要P4より一部抜粋)
前回の投稿で紹介したように宇宙開発は日進月歩で、最新鋭の衛星が軍事衛星として利用された場合にはステルス機や航空母艦などの従来型の兵器は大きく価値を減じることになるでしょう。
しかしある技術が発展すればそれを防ぐ技術も発展するのが軍事業界の習わしです、今回は各種の「衛星攻撃兵器」とその問題点を紹介したいと思います。
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「衛星攻撃兵器」代表、衛星破壊ミサイル
制御不能に陥ったアメリカ国家偵察局の偵察衛星NROL-21を破壊するためにSM-3ミサイルを発射するイージス巡洋艦「レイク・エリー」(画像:アメリカ海軍)「衛星攻撃兵器」と言えば少なく無い方々が衛星破壊ミサイルを連想するでしょう。
人工衛星を破壊するミサイルは冷戦時代から開発が進められており、21世紀になってからも米国中国インドがミサイルによる衛星破壊を実証して見せました。
しかし人工衛星を不用心に破壊すると大量の宇宙のゴミ・スペースデブリが飛散し、これが周辺の人工衛星に見境なく襲いかかるので非常にリスキーな方法と言わざるを得ません[1]
そのこともあって現在は人工衛星を無力化する別の手段が様々に考案されており、一部は実際に効果をあげていると言われています。夢か現実か? レーザー兵器
ミサイルに変わる衛星攻撃兵器の1つがレーザー兵器です。
戦略防衛構想で提案されたコンセプトの1つ、原子力レーザー兵器というアブナイ構想。他にも反射レーザー衛星など
冷戦時代に米国が発表した戦略防衛構想(SDI)・通称スターウォーズ計画では衛星軌道にレーザー衛星などを配備してソ連から飛来する大陸間弾道ミサイルの迎撃を目指しており、これに対抗する形でソ連が開発した宇宙兵器「ポリウス」には高出力の炭酸ガスレーザーが装備されていたと言われています。
しかし米国の戦略防衛構想は多数の技術的課題と膨大な費用もあって頓挫、ソ連の宇宙兵器「ポリウス」も軌道投入に失敗して失われました。頭のおかしい極めて野心的なプロジェクトも存在したが、あまりにも実現困難な構想であった。(画像:Wikimedia Commons:アメリカ空軍)
冷戦終了とソ連崩壊も重なり衛星攻撃用レーザー兵器の開発は一時的に停滞しましたが、しかし21世紀に入り中国では2005年に地上のレーザー砲によって高度600キロにある人工衛星の衛星機能停止に成功、予算が付けば2023年には重量5トンの対衛星レーザーを軌道上に配備出来る とする論文が発表されています。[2]
実績十分 電波妨害とハッキング
人工衛星にはレーザー兵器による物理的な破壊以外にも電子戦的手法、つまりジャミングも有効です。
ロシア軍のKrasukha-4広帯域多機能妨害ステーション。AWACSや航空機レーダーへの妨害のほか、低軌道の人工衛星やGPS信号の妨害も可能とされている。(画像出典:ロシア国防省)
地上から遠く離れた人工衛星とのやりとりは電波通信が主であるため、『湾岸戦争において多国籍軍が大規模な電子攻撃を実施した際には、その影響で、コーカサス地方の衛星照準・通信ステーションからペルシャ湾で作戦中の艦への衛星通信が阻害された』事があります。[3]
また最近でもシリア内戦においてロシアはGPS妨害装置を長期間にわたり使用、民間旅客機やドローンがGPSを利用するのを妨げている上に米軍が利用している軍用GPS信号にまで妨害が行われていると指摘されています。[4]
人工衛星に対するジャミングを考える場合には距離による電波の減衰が非常に大きい点は見逃せません。
用途や波長に関わらず電波というものは距離の二乗に反比例して減衰します。そのためはるか上空数百キロから3万6千キロという遠方の人工衛星から発せられる電波は地表に到達する頃には大きく減衰しており、条件次第で発信電力は受信時には-200dB前後、つまり1垓(1兆の1億倍)分の1まで減衰しうるのです。
この大きな減衰は無指向性アンテナを使う種類の衛星通信やGPSの妨害を安易にし、またレーダー衛星の妨害にも大きな意味を持つと類推できます。[5]
また最近新たに確認されている衛星攻撃手段がハッキングです。
2008年と2009年にNASAの科学調査用の人工衛星2基がハッキングにより制御を失ったという報道がなされており、衛星の制御システムやデータサーバーに対する外部からのハッキングに大きな懸念が持たれています。[6]新たな脅威 キラー衛星
さらに2018年には他の衛星を破壊するための「キラー衛星」を打ち上げたと米国国務省の軍縮担当補佐官がロシアを非難し、この非難についてロシアはプラズマ推進/イオンスラスタシステムのテストベッドや新型の検査衛星であると反論しました。
難しいのはこれらの能力が同時に持ち得る事で、高効率のプラズマ推進で自国衛星に接近して検査・修理する能力を持つ衛星はそのまま敵対する国の衛星に接近して物理的な破壊を行うキラー衛星になりうるのです。[7]
同様の話はデブリの除去衛星にも言えて、欧州のエアバス系企業などが開発・実証に参加したデブリ除去衛星は画像認識によるデブリへの接近と投網や銛によるデブリの捕獲を実証しましたが、これらの技術は安易にキラー衛星に応用可能だと言わざるを得ません。
デブリ除去実験衛星の紹介動画、不明な物体への接近、捕獲、除去のプロセスはそのまま「キラー衛星」に必要な技術でもある。(動画:サリー・サテライト・テクノロジー公式サイト)
キラー衛星は各国で計画が動いており、米空軍の運用しているX-37Bはキラー衛星として必要な能力を備えていると言われているほか中国も同様の衛星を実験していると言われ、フランスはレーザーやマシンガンを装備した衛星を構想、自衛隊でも衛星を妨害する衛星:キラー衛星保有の検討が報道されています。[8]
穴だらけの宇宙条約
問題をより複雑にするのが宇宙における軍事利用を規制する国際法の不備です。
1967年に書名発効したいわゆる「宇宙条約」は宇宙空間の平和利用を掲げて核兵器など大量破壊兵器の宇宙配備を禁止していますが、一方で核・大量破壊兵器以外の兵器については事実上規制がありません。
宇宙における無制限の軍事利用はスペースデブリの発生などで人類全体に弊害を及ぼす可能性が高く、シリアにおけるGPS信号への妨害はすでに周辺空域を飛行する多くの民間旅客機に悪影響を与えています。
適切な宇宙の軍備管理のためにジュネーブ軍縮会議において宇宙軍縮についての議論が長らく進められていますが合意を得るのは難しく、"非侵略"で”自衛”のための宇宙の軍事利用は認められる という解釈が一般的ながら宇宙空間における『武力の行使』または『武力による威嚇』に関する定義も曖昧で、衛星に対するジャミングや目くらましは宇宙軍事大国同士では事実上黙認されている状況のようです。[9]
防衛省の令和2年度概算要求では新たに「宇宙分野における国際法規範形成の国際的取組への参画」のための予算が要求されており、自衛隊・日本国政府もこの方面に関心を持っていることが伺えます。重要性高まる宇宙状況認識
法的枠組みが無いままに衛星破壊実験によるスペースデブリの増大や「キラー衛星」のような新たな脅威が増大しているため、それらに対応する形で重要になっているのが宇宙空間の衛星やデブリを監視する「宇宙状況監視」です。
米国では地上のレーダーと光学望遠鏡を利用した宇宙監視網を古くから構築していますが、最近新たに宇宙監視衛星を打ち上げて人工衛星による宇宙監視網構築を推進しています。[10]
欧州でも宇宙状況監視に関する動きが活発になっているほか、自衛隊でも令和2年度概算要求において「宇宙設置型光学望遠鏡の整備」の予算を要求しておりJAXAなどとも協力して宇宙状況監視の体制構築を進めています。
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令和2年度概算要求の概要で示された宇宙設置型の光学望遠鏡のイメージ図、『Xバンド防衛通信衛星等の周辺を飛しょうするデブリや不明物体の特性を把握するため』とかなり具体的な用途を掲げている。(画像出典:防衛省令和2年度概算要求の概要P4より一部抜粋)宇宙防衛のまとめ
以上、「衛星攻撃兵器」とその問題点について簡単に紹介しました。
六分儀の扱いを練習する米海軍兵士。人工衛星が破壊された場合に備えて米軍ではこのような”ローテク”な技術を復活させている。(画像:アメリカ海軍)
現在のところは主要国では衛星破壊ミサイルを持ちつつも電波妨害や宇宙条約による”ソフト”な規制を目指し、同時並行でキラー衛星や増加するスペースデブリなどの新たな脅威に宇宙状況監視で対応していると言ったところでしょうか?
注意すべきは「衛星攻撃兵器」が実際に使用された場合、どのような兵器がどのような規模で利用されるか状況次第な点です。
使用されたとしても宇宙空間の平和利用という崇高な理想を維持して必要最低限で一時的なジャミングや目くらましが行われるだけかもしれません。
逆に軍事的合理性に基づき「衛星破壊ミサイル」や「キラー衛星」による最大限の破壊が行われるかもしれません。
もしかしたらハッキングやスペースデブリに紛れた攻撃で誰が実行したのか分からないまま甚大な被害が軍組織や民間経済に生じる可能性もあります。
攻撃の方法次第では便利な人工衛星に依存した兵器体系や民間経済が大きな影響を受けるため、今後の兵器開発や国家安全保障において人工衛星にどれだけ依存するべきなのかは大きな論点となるでしょう。
近年宇宙開発のスピードは凄まじく人工衛星により色々な新しくて便利なサービスが安価に普及しつつあります。
一方でその技術を使った軍事分野の兵器開発も進んでおり、変化の激しい時代にどうやって「宇宙防衛」を達成するかは世界共通の課題と言えるでしょう。
今後”宇宙兵器”がどのようになっていくかは難しくも興味が尽きない話題です。
今回の投稿を通じて皆さんに「宇宙防衛」とそれに深く関わる宇宙開発について、少しでも興味を持って下されば幸いです。
コメント
衛星軍事転用で敵国の核の無力化技術を期待したい。それなら戦争抑止にもなる。
かなり昔に見た電線っぽいのをデブリに付けてローレンツ力で減速させて燃やすか、ロケットブースターを付けて放り出すか
いずれにしてもコストは高そうです
電波妨害が一番コスパ良さそうですね
だけど、宇宙でまだ人類は戦争してないから手探りでの兵器作りかな。
<日本の衛星技術は世界一で中国でも、みちびき衛星と同じ軌道に飛ばさない。
中国さんは自前の衛星測位システム「北斗」を持っているので飛ばす必要性が薄いが正解ですね(´・ω・`)
<衛星軍事転用で敵国の核の無力化技術を期待したい。それなら戦争抑止にもなる。
正にそんな感じな構想がレーザー兵器の項で出てきた戦略防衛構想(SDI)だったのですが、あまりにも多額の予算が必要ということで頓挫してしまったのです(´・ω・`)
※2
<電波妨害が一番コスパ良さそうですね
正にそうですね♪
宇宙戦争といえば派手な撃ち合いが連想されますが、現実に起こり得る(すでに起きているか?)のは目に見えない電波妨害主体の戦いだと感じています。
ただ妨害するなら近い方が良いのでキラー衛星のような話が出てくるし、アンテナの指向性など面倒な問題もあるので宇宙電子戦も安くは無いですわ(´・ω・`)
宇宙戦争は真面目にやるとお金がかかり過ぎるので、出来れば軍縮条約のようなもので規制をしてほしいと願うところでありますが・・・(まぁ絶対に無理だろうな
※3
<対衛星型衛生とか頭痛くなる派生形が出てきそう。
本当に手探りな上に何処までやるべきか、やって良いのかも分からないので考えだすとキリが無いですわ(´・ω・`)
ただ黎明期の飛行機のごとく色々と面白いのが出てくるのを期待しちゃう自分もいますw
お掃除衛星が浮上して来たのは、そんな使えなくなった軌道を売り付ける為だよ。
日本の技術開発の流れとしては、母艦とファンネルの様な子機を使って衛星を攻撃する感じだな。(推測)
月周回衛星のかぐやで、リレー衛星のおきなとVRAD衛星のおうなを運用したし、これから打ち上げるDESTINYにはPROCYON-miniを搭載して、母艦を危険に晒さずに探査を行う予定。
PROCYONという衛星は、はやぶさ2の打ち上げ時に相乗りして実証したし、PROCYON-miniはそれを小型化した衛星で、PROCYONと同じくイオンエンジンを搭載している。
こないだ貼ったURLに、プラズマ推進機を用いたスペースデブリ除去法の原理実証に成功ってのがあるが、恐らくそれを使う予定なんだろな。
https://engineer.fabcross.jp/archeive/180928_tohoku.html
↑
これね
DESTINYはNECのNEXTERという衛星バスを使う予定らしいが、本格的な母艦になるとHTVを利用してPROCYONを運用すると思う。
まあ、誤差も積み重なれば山となるんで、米軍みたいに洋上を長時間飛行して特定位置につき
そこからさらにミサイルで攻撃を行うだと、ちょっと厳しいかもしれんが
キラー衛星は、完全に冷戦の技術の再来ですね。
冷戦期との最大の違いは、宇宙空間への電子妨害が部隊レベルで行われる様になった事ですかね。
朝日新聞社が冷戦期に各国の軍事技術を纏めた本に、宇宙戦とSDIの本があったので、改めて見返したいです。
こう思うと、無人兵器の活用も、補助の域をなかなか出られなさそうに思えます。
http://www.sspss.jp/vol.2/31-36.pdf
ずーっとトレースしてても地球の裏あたりで軌道遷移されたらわからんよな
<DESTINYにはPROCYON-miniを搭載して、母艦を危険に晒さずに探査を行う予定。
DESTINY+では当初PROCYON-miniを搭載するって話だったのですが、去年の特別公開ポスターを見るとその辺りが無くなっているのですよね(´・ω・`)
参考:https://destiny.isas.jaxa.jp/2018/07/27/特別公開ポスター/
DESTINY+は私も注目しているのですが、今年度の予算請求に名前が無かったりでちょっと幸先不安です・・・
※6
<GPSがなくてもレーザージャイロで数m級の精度で移動物体の現在位置特定は可能かと
Boeing 787に搭載されている小 型 RLG (Ring Laser Gyro)とサーボ加速度計を用いたIMU:慣性計測装置の純慣性精度が2nm/h(毎時3704メートル)みたいなので、意外と難しいのでは無いかと思ったり(汗
参考:GPS/IMUの最新動向:https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsprs/49/5/49_5_326/_pdf
2010年の話なので最新型だとより良いかもしれませんが、慣性航法だけでは長距離精密爆撃は厳しいと思ったり・・・
まぁ有人機ならパイロットの目視で、無人機やミサイルなら画像認識使った地形航法でとやりようがあるので、関連技術の開発が大事って事になるんでしょうな〜
※7
<こう思うと、無人兵器の活用も、補助の域をなかなか出られなさそうに思えます。
現状無人機は衛星通信やGPSに相当依存していますからね〜 AI的な自動航法技術や画像認識技術が進めば良いのですが、それはそれで処理能力や信頼性の問題が出てくるので高い脅威下では相変わらず難しそうです(汗
<日本が独走してる状態のSSPSの技術を応用したら面白いかも。
中国も宇宙太陽光技術に興味を持ち始めたので、油断は出来ませんぞ! でありますからガンガンと宇宙太陽光技術に投資して大型宇宙レーダーとか遠距離送電技術とかをですね(ry
※9
<衛星迎撃って目標の捜索探知はどうしてんだろ?
今回紹介した宇宙状況監視(SSA)に関係して、米国ではレーダーと地球の光学望遠鏡を使った衛星のカタログ化とかを昔からやっているようです。
ガメラレーダー事J/FPS-5で宇宙デブリの監視をしようという話もあるようで、地上のレーダーでも性能が良ければ衛星の探知は可能なはずです。
※10
<HTV8が心配であります
これまでオンタイムでの打ち上げが自慢だったのにまさか移動発射台の火災で延期とは(´・ω・`)
爆発までは行かなかったので再打ち上げはすぐに可能なはず、早期の原因究明と再打ち上げを期待しましょう!
※11
<今年の11月2日(土)にJAXA相模原キャンパスで特別公開あるらしいゾ
過去の特別公開のリーフレットはJAXA公式ホームページで公開されているぞ! 気になる研究があるひとは特別公開で話を聞いてみよう!
2017年特別公開:http://www.isas.jaxa.jp/outreach/events/opencampus2017/leaflet/
2018年特別公開:http://www.isas.jaxa.jp/outreach/events/opencampus2018/leaflet/
あららw
暫くチェックしていなかったら、PROCYON- mini の開発が中止になっていたのかな?
まぁはやぶさ2の打ち上げ時に、PROCYONが余り上手く行かなかったからね。
DESTINYの打ち上げまで様子を見て置きます。
それはそうと、上のコメに電子戦の事に言及されている方がいますので、前にも貼ったかもしれないが、貴方が好みそうな記事を貼っておきます。
NECと産総研、宇宙環境での利用に向け、優れた放射線耐性の「NanoBridge(R)」技術を搭載したLSIを開発
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2017/pr20170307/pr20170307.html
放射線耐性が高い半導体チップの宇宙空間での実証実験を開始へ
~JAXAの小型衛星に搭載し、動作の信頼性を評価~
https://jpn.nec.com/press/201901/20190118_01.html
それとちょっと古いが……↓
JAXA、民生転用も可能な高耐放射線性を持つ論理集積回路を開発
https://news.mynavi.jp/article/20101122-a083/
この辺りの技術は、F-3にも適用されそうな技術かと思います。
DESTINY+は当初計画ではそろそろ設計に入らないといけないのに予算も取っておらず、先行きがなんだか怪しい感じです(´・ω・`)
ほほぅ、NanoBridge-FPGAですか、放射線耐性の高い半導体チップということはもしかしたら高出力マイクロ波にも強くなるのかな?
LSIの低消費電力・小型化にもなるのも良いですね〜 F-3(仮)に向けてこの辺りの技術をドンドン実用化されて行くのを期待したいです♪
GPSの肝は原子時計だと思っているのだけど(X,Y,Z,Tのうち最も重要なのが時間)、最近スマホに乗るやつが出てきたらしいので、ドローンにそれを乗せれば、GPSならぬL(Local)PSが出来るんじゃね?とか思うんですよ
これなら電波妨害でGPSが途切れようが無人機同士の相互通信でレーザーなり座標なりで目標を指定できるのではと
ただ、それなりの数の無人機をばらまかないといけない戦略ではありますが……
<GPSならぬL(Local)PSが出来るんじゃね?とか思うんですよ
ローカルな位置決定システムとして地上の電波局からの信号を使ったLORANというものがあったのですが、GPSの普及ですっかり廃れてしまいました。
GPSの脆弱性に対応する形でeLORANという新しいシステムが考案されるも普及はイマイチ、ローカルなのでも電波局が色々と必要なのが面倒な所なのでしょう(´・ω・`)
<ただ、それなりの数の無人機をばらまかないといけない戦略ではありますが……
少し前に米軍がF/A-18ホーネットからマイクロドローン103機をばら撒いて集中運用テストとかしていたので、こういったものと組み合わせると電波妨害に弱い超小型無人機でも必要な座標精度が出せたりするかもしれませんね〜
原子時計ならば、こんなのがあるよ。
マイナビニュースのテクノロジー欄から
↓
省エネかつ小型の原子時計、東工大などが開発 - ISSCC 2019
https://news.mynavi.jp/article/20190222-775307/
最近では、敵味方で同時に衛星破壊を行ったせいでケスラー・シンドロームが発生して、大陸1個が丸ごと通信障害の霧に覆われた『エースコンバット7』…(海底ケーブルとかあるからああはならんだろとも思えるが、ユリシーズの衝突からの復興で、早期復興重視で極端に衛星に依存した通信インフラを構築した結果なんだろうか)。
キラー衛星といえば、ソ連がサリュートに機関砲を載せて廃棄衛星に撃ち込むのに成功した一方で、自爆型のキラー衛星も一緒に開発していたのは興味深い。
SDI計画の産物では、核爆発のエネルギーを任意の方向に集束させて標的にぶつける、X線レーザー衛星がイイ感じに狂ってて好きだった。
個人的には光格子時計がマイブームなのです。
300億年に1秒の誤差という超精度により重力のわずかな変化から数センチの高度差も測定可能、コレって地球や太陽系の重力分布から絶対妨害不可能な位置決定装置としても使えるんじゃないですとか個人的に思ったりですね(ただし商品化にどれほど時間がかかるかは知らない
※19
「Project SAINT」 こんなのもあったのか〜
当時としては技術的なハードルが高くても大学の研究室がロケットや衛星を打ち上げる現代では問題なく行けそうですね。
こういう技術がテロリストとか、いわゆる”ならず者国家”に渡ると恐ろしいのでそっちの管理も大変そうです(汗
※20
創作では創作世界上での説得力があればいいので細かいツッコミは無しですねw
とはいえ時に創作のはるか先を行く現実さんには困りもんです、SDI計画とか創作で出そうとしたら絶対笑われるレベルですわ(´・ω・`)
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