プラネット・ラボの超小型衛星があればLANDSATはいらない?

3月16日付のNew York Timesに、超小型衛星コンステレーション構築を開始したリモセンベンチャー企業、Planet Labs社の紹介記事が掲載されています。同社の4kg程度の超小型衛星「Doves(はと)」シリーズ衛星のビジネス紹介であると共に、アメリカの宇宙ベンチャー企業ビジネスの良い紹介記事になっていますので、興味深く読みました。
Start-Ups Aim to Conquer Space Market

Planet Labs社サイトより。ISS「きぼう」エアロックからのDoves衛星放出

記事中で紹介されているDove衛星は、国際宇宙ステーションから次々と放出が行われている超小型衛星放出機構によって軌道上に展開されています。Japanese astronautsは、ISS日本実験棟「きぼう」から超小型衛星の放出を担当されている、若田光一宇宙飛行士のことですね。放出に当たって不具合も報告されているのですが、Planet Labs社は同型衛星によって全131機ものコンステレーションを構築するそうです。多少の不具合は織り込み済みなのかもしれません。また、民生品の機器(ノートPC用のバッテリーなど)を衛星開発に採用していると書いてあります。軌道実証は行われていない、フライトプルーブン「ではない」コンポーネントを採用して開発費を抑え、軌道実証と衛星コンステレーションのシステム構築を同時進行で進めているようですね。衛星は、ITベンチャーの製品と同様にバージョンアップを繰り返しており、現在開発中のグループは、すでに軌道上にある旧世代の衛星から数えるとVer.9にあたるそうです。

こうした新興の宇宙企業はthe space start-up、宇宙スタートアップと呼ばれ、シリコンバレーのITベンチャーと同じ開発手法だと紹介されています。そして、Silicon Valley is taking its disruptive ways into outer space. (シリコンバレーが宇宙に雪崩を打ってきている)とも。同様の企業として、すでにISSへの補給船商業打ち上げを2度成功させた(3回目は延期になってしまっていますが)、宇宙新興企業の筆頭Space X、昨年11月の衛星初打ち上げ以来、高解像度リモセン画像や動画を次々と公表しているSkybox Imaging、モハーヴェ宇宙港で再使用ロケット開発を行っているMasten Space Systemsなどが紹介されています。

ビジネス手法として、シリコンバレーベンチャーと同様の宇宙開発は支持を得ているようです。少なくとも、Planet Labs社は、同社の未公開株6500万ドル相当以上の投資を獲得しているとのことです。

それでは、宇宙開発もこれからは民間の時代だ、日本だって軽薄短小の技術を持っているので、これからは超小型衛星開発に乗り出せばいいのだ、となるかというと、それは少し違うのではないかと思っています。

記事では、低コストで開発でき、高頻度で地球観測が可能なDove衛星の比較対象として、NASAが打ち上げ、USGS(アメリカ地質調査所)が運営するLANDSAT8号(LDCM)が挙げられています。Dove衛星の500倍もの重量があり、開発費は10億ドルもかかっている。LANDSAT8号は地球上のある地点を撮影し、次に同じ地点の上空に来るまで2週間以上(回帰日数は16日)もかかるのに、Dove衛星なら(コンステレーションが完成すれば)毎日でも同じ場所を撮影できる。Dove衛星搭載のコンピュータが6か月前の最新モデルであるのに対し、大型衛星のコンピュータは10年前の性能……なんだか、国費衛星はムダのかたまりみたいですね。

そのムダに見える機能こそが、まだまだ求められているのだというコメントが紹介されています。気象や農業の専門家によれば、LANDSATのような大型衛星が搭載している赤外線イメージャのデータが専門分野では必要とされており、超小型衛星は同様の機能を持っていません。比較の対象にならないので、「真の競争はまだ始まっていない」ということです。

さらによく読むとDove衛星はかなりいろいろなものを切り捨てているからこそ、コストを削減できることがわかります。軌道実証を経ていない衛星部品を採用していることもそうですし、衛星には推進システムを搭載していないそうです。衛星に推進システムがないということは、スペースデブリの接近が懸念されても、軌道を調整して避けることができません。
※念のため、Dove衛星の軌道はISSと同じ高度400km付近です。数多くの地球観測衛星で込み合っている高度600~800kmの領域ではありませんし、衛星の運用終了後の地球大気圏への再突入も早くなります。ただ、ISSへのデブリ衝突が懸念されているわけですから、問題はやはりあるといえます。

衛星が、スペースデブリのような潜在的なリスクに備える機能を持っていないのだとすれば、結局は誰かがそれを引き受けることになります。それは、アメリカが備えているデブリ探知、接近警告システム(NORADのレーダー群からJSPOCの警報発令体制まで)もそうですし、agiなど複数の企業の協力による、民間のSSAも始まっていると聞きました。

ISSからの衛星放出にしても、そもそもISSという軌道上施設にアメリカは大きな投資をしているわけですし、Dove衛星を運んだのはNASAとの契約のもとに商業輸送を担うオービタル・サイエンシズのシグナス補給船です。放出機構には「きぼう」のエアロックを使っていますが、NanoRacksの衛星放出機構はNASAの認証のもとに開発がすすめられたアメリカ発のシステムです。

宇宙スタートアップが開発した靴箱サイズ、9ポンドのDove衛星が軌道に乗って機能を果たすまでに、アメリカは40年にわたってLANDSAT衛星を維持して民生用リモセン衛星という市場を開拓し、ISSを構築し、スペースシャトルから商業ISS補給船事業への引き継ぎを行い、スペースデブリ監視網というかSSAの体勢を整えている。他にももっといろいろな投資をしているとおもうのですが書ききれません。

いうなれば、Planet Labsの事業はアメリカがこれまで頑張って整えてきた、宇宙の実用化という環境、宇宙特区の上に乗った事業なのだと思います。Dove衛星がコスト削減の追及のために切り捨てた何かが、後に何らかの事故の原因になるようなことがもしあれば、最終的にそのつけは国が引き受けます。ですから、それだけのバックアップ体制はできているということでしょう。

なんだか老婆心くさい文章になってしまいました。ただ、最近はアメリカの事例をもとに、同様の条件が整っているかどうかをすっ飛ばして日本も宇宙の民営化を進めるべき、といった論調があるような気がして、思うところを形にしておいた次第です。
(論拠になる資料のリンクはおいおい進めます……)

ISSを2024年まで運用延長:発表全文

2013年9月17日、来日し東京大学で講演したNASA チャールズ・ボールデン長官 (撮影:小林伸)

2013年9月17日、来日し東京大学で講演したNASA チャールズ・ボールデン長官 (撮影:小林伸)

2014年1月9日・10日の2日間にワシントンで開催されたIAA Space Exploration Conferenceにあたり、前日の1月8日にオバマ政権が国際宇宙ステーションの2024年までの運用延長を打ち出しました。
アメリカ議会はこれを了承するのか? ISSに2024年まで費用をかけると、SLS/Orionを継続できなくなるという予測もあるがどうするのか? 日本を含めてどこまで参加各国がついていくのか? 技術的には、ISSは2028年まで運用できるということだがそれはどんな保証によるものか? さまざまな疑問がありますが、まずはなんといってもアメリカ(オバマ政権とNASAボールデン長官)がなんといっているのか、文言を読んでみないことには始まりません。
報道ですとどうしても省略されてしまいますから、例によって自力で読みこんでみることにしました。自分のためのものですから荒っぽいものではありますが、要素となる語句は落としていないつもりです。
しかし、清々しいほどアメリカの国益のことしか書いてありませんね(当たり前ですが)。それはまあ当然ですので、ここから何を引き出せるのか、まずは考える材料となればと思います。

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オバマ政権、国際宇宙ステーションを少なくとも2024年まで延長

1月9日から10日まで、ワシントンに世界30カ国以上の宇宙機関の長が集まり、将来の宇宙探査に関する史上初のサミットを開催するにあたり、オバマ政権が国際宇宙ステーション(ISS)を少なくとも2024年まで延長すると承認したことを喜びとともにお伝えします。我々は、ISSのパートナーが少なくとも次の10年までの延長の取り組みに参加し、この他に類を見ない軌道上実験室において、画期的な実験の実施を継続するであろうと希望、楽観視しております。

ISS運用の延長により、NASAと国際宇宙コミュニティは数多くの重要な目標を達成できるでしょう。

第一に、NASAはISSで、地球低軌道の先にある計画中の、2025年までに小惑星へ、2030年までに火星へといった長期間の有人ミッションに必要な研究活動を完了します。NASAは、長期のミッションで予見される32の人体への健康リスクのうち、21項目を十分に低減するにはISS上の研究が必要と考えています。それと関連するISSの重要な機能とは、人間が深宇宙で安全かつ生産的に活動するために必要な宇宙機システムと技術の試験を行うことです。2024年までのISS延長により、こうしたシステムを成熟させるために必要な時間を得られるでしょう。

第二に、ISS延長は宇宙ステーションから社会的利益へ至るより流れをさらに広げます。ISSで実施された研究は、すでに医学や産業へ影響する重要な数多くの発見をもたらす結果となりました。医学の例では、サルモネラ菌や細菌の抗生物質耐性株に対する潜在的なワクチンや、健康な細胞には影響を及ぼさずにがんの腫瘍へ薬剤を届ける治療のためのマイクロカプセル化技術などがあります。さらに、ISSの先端技術は、これまで手術不可能だと考えられていた腫瘍を取り除くロボット手術の開発にも道を開いています。

ISS延長の将来的な利益とは、NASAと民間宇宙開発パートナーに対し、貨物と人員を地球低軌道へ輸送する商業宇宙産業へのさらに十分な移転の時間をもたらし、NASAは深宇宙探査のための次世代ヘビーリフトロケットと有人カプセルの開発に集中できるようになるということです。

すでにふたつのアメリカ企業がISSへの補給契約を結んでいます。現在の貨物輸送契約は、2016年、2017年の期限に終了しますが、ISSを2024年まで延長すれば、さらに多くのフライトをISS貨物輸送サービス契約に追加することができるようになり、より競争力のある価格設定となり、新しい民間の入札者も参加可能になって最終的にはもっと多くの合衆国の商業衛星打ち上げへ繋がるでしょう。

合衆国国土から宇宙ステーションへアメリカの宇宙飛行士を打ち上げることは、オバマ政権にとって最優先項目であり、民間企業が私たちの宇宙飛行士を軌道上へ運ぶ認可へと大きな一歩を踏み出しています。初の商業有人飛行は2017年に予定されており、一部はわずか3年間の商業有人飛行への投資を疑問視しています。2024年までISSを延長すれば、付帯するフライト回数も増加し、フライト1回当たりのコストを引き下げ、投資はもっと魅力的になるでしょう。

ISSはまた、地球とその気候の変動に関する研究において、ますます重要な役割を果たしています。今後の数年間に、ISSはSAGE III( Stratospheric Aerosols and Gases Experiment:成層圏エアロゾルとガス実験)やRapidSCAT(ocean winds measurement instrument:海洋風測定器)、OCO-3(Orbital Carbon Observatory:軌道上炭素観測衛星)、CREAM(Cosmic Ray Energetics and Mass experiment:宇宙船エネルギー論と質量実験)、CALET(Calorimetric Electron Telescope:カロリメータ型宇宙電子望遠鏡)といった地球と宇宙科学を研究する機器を迎えます。2024年までISSの安定性と可用性を確実にすることで、科学コミュニティにISSというプラットフォームは長期間の研究の努力にとって重要なものになり得るという信頼を与えるでしょう。

最後に、ISSの延長は今後の有人宇宙飛行における合衆国のリーダーシップを凝集していくことでしょう。ISSは、史上もっとも複雑かつ挑戦的な工学的努力の結集です。その成功のカギとは、NASAの創意工夫と国際協力のコンビネーションンにあります。15カ国のパートナーと現在68カ国の1回またはそれ以上のISS利用国による、この他に類を見ない軌道上実験室は、平和的な国際協力によって達成することができた、明らかな人類にとっての利益の実証です。アメリカがそのリーダーとして、このままこのパートナーシップを維持することは重要です。宇宙でのリーダーシップは、経済的発展、技術的優位、国民的プライド、より広範な世界におけるアメリカのリーダーシップへの貢献をもたらすのです。

ISSは、巨大な科学的、社会的利益を提供する他に例のない施設です。少なくとも2024年まで運用を延長するというオバマ政権の決断は、その潜在的な可能性を最大化し、国家と世界にとって欠かせない利益をもたらし、宇宙におけるアメリカのリーダーシップを保持することができるでしょう。

ジョン P. ホールデン
科学技術担当大統領補佐官
科学技術政策局局長

チャールズ・ボールデン
NASA長官

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追記:タイトルが「2014年」になっていました。ご指摘いただいて2024年に修正いたしました。お恥ずかしい。

世界の衛星サービス:ESPIレポート42から (その2)

欧州宇宙政策研究所(European Space Policy Institute:ESPI)が発表する、世界の宇宙活動に関する年次レポート「Space Policies, Issues and Trends in 2011/2012」から関心のある章の抄訳を行っています。

今回は、第二章「世界の商業宇宙市場」から、衛星サービスのセクション。

※自分用のメモなので正確さは保証しません。詳しくはレポート本体をあたってください。

2.3 商業宇宙市場概説

2011年、衛星サービス、衛星製造、打ち上げ産業、地上設備からなる市場の収入は、Satellite Industry Association’s (SIA) の計算では2010年の1681億ドルを越える。事実、Space Report2012では商業宇宙産業の2011年収入総計を2169.9億ドルと見積もっている。しかしながら、こうした見積もりを作るにあたって、これらのソースで同じ計算法を使っていないことを明らかにしていない、それは明らかにされるべきである。事実、利益の伸びは2009年から2010年にかけての11%に対して、2011年では低くなりそうだとSIAは報告しており、2010年から5%となりそうだとしている。2011年の収益が500億ドル以上増えることは間違いなさそうだという点では、Space ReportもSIAも同じだ。続くセクションでは、主にSIAの集計とFutronレポートも加え、商業宇宙活動におけるキーとなる計算とデータを、活動の分野別に示すこととする。

2.3.1 衛星サービス
2011年と2.12年、衛星サービス産業は、世界経済状況の逆境の中でも目覚ましい回復を続けた。この産業の上向きトレンドは世界的に固有のものとして裏付けられており、新興国市場(東南アジアや南米)の急速な経済回復から利益を得ていると考えられる。新興国経済と途上国の絶え間ない要求は、持続的な衛星性能の発達と企業の収益をもたらしている。2011年、世界的な
衛星通信能力は900 36 MHZの送受信量に届くまで上昇した。

この産業は、打ち上げられる衛星の大型化と信号、送受信能力の高度化や投資によって、技術発展拡大を続けている。この産業は、技術発展と新サービスを正しく組み合わせる鋭い能力示している一方、現在の運用を確実なものにしており、今後数年にわたって収益を増加させていくだろう。

衛星産業に現れる成長率がゆっくりではあるが、衛星サービスは衛星製造や打ち上げサービス、地上設備など他のセグメントに利益を分け与え続けており、2006年から2010年まで平均して60%でバランスしている。2010年、衛星サービス市場は主にダイレクトトゥホーム(DTH)サービスの伸びによって1013億ドルを越える。しかし、衛星サービスの伸び率は明らかに鈍化しており、2009年の11%成長に対し、2010年は9%とである。

衛星サービスは、今後衛星テレビ(DTH/DBS)、衛星ラジオ(DARS)コンシューマー衛星ブロードバンド接続といったコンシューマーサービスと、トランスポンダ アグリーメントやマネージドサービスといった固定衛星業務、音声・データモバイルサービス、リモートセンシングといったいくつかの分野に分けることができる。続く節では、この分野での主な発展とトレンドをサービスの状況に従って個別に見ていくこととする。

■コンシューマーサービス
上で示したように、コンシューマーサービスには衛星テレビ、ラジオ、ブロードバンドサービスなどが挙げられる。ダイレクトブロードキャストサービス(DBS)は、ダイレクトトゥホーム衛星テレビと関わっている。この分野の産業が2010年、2011年に発展したと考えられるのは、新興市場の発展と、技術、サービスの質的な向上が見られたことによる。2010年の比較的フラットな収益と比較して、その後の伸びは明らかだ。2010年のDBS市場は718億ドルから791億ドルに増え、10.2%の伸びとなった。HDTVチャンネルが伸び続けている(2009年から2010年では42%)ことからも、2011年にかけてもこの伸びは続くものと予想される。2010年、コンシューマー衛星テレビサービスは衛星サービス収益の80%を占め、その70%がアメリカでのHDTVチャンネルとなっていて、残りがヨーロッパとアジアでのサービスである。その前の投影によると、DBS市場の年次成長率は、DBSが他の衛星サービス分野とその地位を入れ替えたのと同様、ビデオ配信のような従来のサービスにとって代わるものと考えられる。2011年、合衆国では3500万件の衛星ペイTV加入があった。2010年の衛星ラジオ収益は28億ドルに伸び、前年の25億ドルを上回って12%の伸びとなっている。ブロードバンド衛星サービスの利益の多く(70%)は合衆国から発生している。主な衛星オペレーターはとくに途上国に向けて新技術とサービスを増加させている。

■固定衛星業務
固定衛星業務(FSS)は、固定された地上ターミナルから衛星を使って放送を行う業務を差し、ブロードバンドインターネット、通信、ネットワークテレビ、ラジオ放送を含む。2010年、2011年、FSS市場の展望は相変わらず高騰しており、TVとブロードバンドサービスへの持続的な要求から、事業者は新しい技術への先行投資から利益を上げている。

一方、いくつかのレポートは2012~2013年にかけて新規衛星における投資は減少すると予想しており、現在のFSS市場におけるブームの影響はこの10年にわたって続くと考えられる。2010年、産業全体のFSS収入は4.2%上昇して150億ドルであり、増加してはいるものの、2009年の総額144億ドル、10.8%成長よりは明らかに減少している。こうした増加は、映像とブロードバンドに対する、特にアメリカにおける貪欲な要求によるものだ。Eutelsatの利益はその代表といえるもので、2011年利益の上昇傾向は11.68億ユーロ(15.58億ドル)にのぼり、EBITDAは9億2640万ユーロ(12.36億ドル)となっている。両者は前年から11.2%、11.9%の増加を示しており、それぞれ10.5億ユーロ、8278万ユーロとなっている。

需要増を取り扱うことで、事業者はもっとも適した方法で消費者のニーズをくみ取ることができ、技術発展に投資してきた。この目的で、2010年、2011年、ブロードバンドに接続するいくつかのKa帯衛星プロジェクトが発表された。しかし、トランスポンダ契約の利益では、2009年から2010年の間にのみ拡大し、2010年は部分的にU.S.ドル上昇のため覆い隠されている。

Eutelsatは、2011年3月31日からKa-Sat衛星のブロードバンド接続サービスを開始した。これはアストリウムが開発した高スループット衛星フリートによる初のサービスで、およそ44,000のサーフビーム、2ターミナルがオランダのブロードバンド需要の高まりを見越して用意されている。Ka-Sat衛星は、各900MB/sの転送速度をもつスポットビーム82本の帯域を提供している。このビームは、ヨーロッパ全体にわたってカバーしており、一部はアフリカにも送信可能だ。とはいえ、衛星は帯域幅を最大化しロケーションの柔軟性を処理するだけの処理能力は持っていない。カバーできるユーザー人口は約8億人に達し、対抗するアメリカViaSatのWildBlueサービス圏の3倍近い。ヨーロッパでのKa-Satの需要は農村部より都市郊外の方が高いと考えられ、政府によるブロードバンド促進事業の検討対象としてしばしば取り上げられている。

■リモートセンシング
リモートセンシングとは、事業者による光学またはレーダー衛星画像の販売を差す。しかし、過去数年間、政府がこうした画像取得のアウトソーシングを進めてきたことが市場を支えてきた。2009年、リモートセンシング収益は37%の増加となり、10億ドルに達したと考えられる。しかしながら、2010年のリモートセンシング市場の伸びは微増にとどまり、10億ドル程度にとどまっている。政府需要(特に防衛需要)はリモートセンシングサービス事業者の利益を増大させる主要なファクターであったが、2009年の利益増には民間セクターのクライアントの増加も関係している。

2011年、民間リモートセンシング衛星は14機打ち上げられ、打ち上げ数9機であった前年比55.6%の増加となった(政府調達衛星、大学衛星、研究開発衛星は含まないものとする)。さらにいえば、2011年には8機の軍事偵察衛星が打ち上げられ、前年の7機と比較して28.6%増となっている。昨年の民間と軍事、リモートセンシング衛星の増加は民間産業が軍事に比べて2倍の伸び率を示しており、政府の直接投資からパブリック・プライベート・パートナーシップ(PPPs)に向かっていることを示唆している。

■モバイル衛星サービス
モバイル衛星サービスは、データサービスと音声サービス(衛星電話を含む)の双方を指し、2010年のモバイル衛星サービスは、前年の22億ドルに対して23億ドル、4.5%増の利益を上げた。この分野ではモバイル音声サービスは9%減少となっているが、モバイルデータサービスは10%の伸びを見せている。データサービスはモバイル衛星サービス利益の3/4程度を占めている。

合衆国では、2010年から2011年ライトスクエアード社のGPS信号干渉について厳しい視線が注がれた。ライトスクエアードは、アメリカ全土で最初のハイブリッドワイヤレス通信のホールセール事業を行う予定であった。2011年6月、National Public Safety Telecommunications Council(NPSTC)のテクニカルワーキンググループは、6カ月にわたる調査の結果、このインターフェイスが安全上の問題を引き起こす可能性を確認した。このことは、ライトスクエアードに40,000のベーステーション配備の認可を与えた米国連邦通信委員会(FCC)にとって看過できるものではなかった。ライトスクエアードはL帯で二つの10MHzブロック使用ライセンスを取得しているが、GPS信号もまたLバンド帯を使用している。地上ベースの通信はより強力で、宇宙からの微弱な信号であるGPS信号を凌駕してしまう。こうしたインターフェイス障害の結果として、地上ステーション間隔が400~800mの密度の地域では航空関係のGPS信号受信ができなくなり、高度3040m以下では航空機がGPSを頼ることができなくなる。また、警察車両も15キロワットの信号送信を行うライトスクエアード基地局から182m以内ではGPS信号を補足できなくなる。さまざまな緩和策を考慮して、ライトスクエアードには別の周波数帯を割り当てることとなった。ライトスクエアードは70億ドルのプロジェクトに対して5億8600万ドルの追加融資を受けることとなった。