若菜 弘充

写真1 COMETSの打ち上げ

 「デジャブー(既視感)」−打ち上げに失敗したCOMETSを使って、どのような実験が可能か、地球局はどのように改修するのかについて私が説明すると、ある記者がそうつぶやいた。平成6年8月に打ち上げられたETS-VIも静止軌道に投入できず、周回衛星として約1年半にわたり実験に使用された。その時も、同じ質問に同じ回答をした。しかし、冬の深夜における野外でのETS-VI実験を終了した明け方の、霜のおりた土を踏む足の感覚が、つい今しがたの事のように蘇った。

 平成10年2月21日16時55分00秒、COMETSは、宇宙開発事業団種子島宇宙センター吉伸射点よりH-IIロケット5号機で打ち上げられた。第1段主エンジン及び固体ロケットブースタの燃焼は正常。打ち上げ後362秒の第2段エンジンの第1回燃焼から、672秒の燃焼停止までは、燃焼は正常で、誘導制御も正常に行われた。打ち上げ後1,410秒に、第2段エンジンの第2回燃焼が開始された。しかし1,598秒頃まで燃焼する計画に対し、1,450秒(燃焼開始後40秒)頃から計測データに異常が発生し、1,457秒には推力を完全に失った。その後、COMETSは第2段機体と結合した状態で慣性飛行を続けた後に、計画通り1,638秒に分離された。

 分離時のCOMETSの軌道要素は、遠地点高度1,902.0 km、近地点高度246.2km、軌道傾斜角30.06度であり、静止トランスファー軌道(遠地点高度約36,000km)よりかなり低い軌道である。ETS-VIの場合には、静止トランスファー軌道から静止軌道への投入に失敗している。宇宙開発事業団に緊急対策委員会が設置され、通信総合研究所からも私を含め3名が参加し、つくば宇宙センターにて連日連夜、いつ頃どの軌道に再投入するかについての議論がなされた。その結果、遠地点高度約17,700 km、近地点高度約500 kmの2日9周回の準回帰軌道へ変更することが決定された。
 軌道変更は、静止トランスファー軌道から静止軌道(ドリフト軌道)へ軌道変更する際に使用するアポジエンジンの噴射によって行われる。その名の示す通り、アポジエンジンは楕円軌道の遠地点(アポジ)で噴射し、近地点の高度を上昇させるために使われる。しかし、COMETSの軌道の場合には、遠地点高度を上昇させることから、移動速度の速い近地点で噴射する必要があり、制御がむつかしい。さらに、アポジエンジン噴射の前に、太陽電池パドルを再収納し、パドルを所定の角度まで回転する必要がある。噴射後、再度パドルを展開し、回転して太陽を捕捉する。2回までは当初の計画で、その際もパドルの収納展開がうまくいくか心配していたが、今回はそれを7回も行う。
 3月15日に第1回の軌道変更が実施され、5月30日の第7回の軌道変更まで、ほとんどトラブルもなくCOMETSは所定の準回帰軌道へ投入された。7回のパドルの収納展開もうまくいった。軌道変更の実施時間はほとんどが深夜午前0時から4時の間で、その時には、つくば宇宙センターの追跡管制のための部屋は人であふれるばかりになる。多くの方々の多大な努力により、この困難な軌道変更は成功したのである。

 通信総合研究所は、このCOMETSを用いて、Ka帯(31/21GHz)及びミリ波(47/44GHz)による高度移動体衛星通信実験と21GHz帯による高度衛星放送実験を行う。そのためには、各地球局のアンテナは、周回していくCOMETSを精度よく追尾する必要がある。静止衛星用に設計されたCOMETS地球局アンテナは、追尾機能を持たない。その駆動できる範囲も限定されている。そこで、地球局の大幅な改修が必要になる。写真2は、COMETSの移動体衛星通信用主局(左側がミリ波用、右側がKa帯用)で、アンテナ鏡面を除いて駆動部分は全部作り替えた。衛星の軌道計算に基づく計算機の制御で、仰角0度から85度まで、方位角も75度から285度の範囲でCOMETSを追尾することができる。また衛星の移動に伴うドップラー周波数偏移を補償する機能も付加した。
写真2 COMETS移動体衛星通信実験用主局
(改修後)
写真3 COMETS衛星放送実験用車載局
(改修後)
写真4 COMETS衛星放送実験用
簡易受信アンテナ(改修後)

 写真3は、改修後のCOMETS衛星放送実験用車載局である。同じく計算機制御によるアンテナの衛星追尾機能、ドップラー補償機能を追加した。仰角方向のアンテナ駆動範囲も20度から85度と大幅に拡張した。衛星放送実験では、高精細映像を家庭用の直径75cmの簡易アンテナで受信する。写真4は、改修後のアンテナである。アンテナの放射特性を測定するための回転台に、この簡易アンテナの鏡面を取り付けた。回転台は、その本来の機能により計算機制御で自由に仰角及び方位角を変えることができる。このように、すべての地球局は、周回衛星で実験ができるよう何らかの改修を加えている。
 COMETSには、いくつかの特徴的な搭載機器がある。移動体ミッションでは、関東ビームと東海ビームのマルチビーム構成、移動体ユーザ間の直接衛星通信を実現する再生中継器、再生中継器とフィルターバンクとによる ビーム間接続機能等である。衛星放送ミッションでは、広帯域高出力の中継器、日本全国を複数のビームでカバーすることを想定した関東甲信越ビームと九州ビームのマルチビーム構成である。宇宙での実証実験の目的から、これらの搭載機器の軌道上評価実験を最初に実施した。6月中に、衛星のテレメトリのみを使用して、搭載機器の機能確認試験を実施した。その結果、搭載中継器はすべて正常に動作していることが確認できた。8月からは、実際に地球局から信号を送信し中継器の特性、通信放送機器の性能評価実験を実施している。
 軌道上評価実験に続いて、移動体通信実験では、走行時の回線品質評価、車載アンテナ追尾性能評価、シャドウィング及びドップラー対策技術の評価実験を行う。車載局のアンテナは、衛星が移動することと自車が移動することに応じたアンテナ追尾機能を必要とする。また、COMETSは、仰角が83度程度まで高くなる時期がある。都市部での陸上移動伝搬路の特性測定が、様々な仰角で取得できる。思わぬ有意義な実験ができそうだ。衛星放送実験では、高精細映像伝送のディジタル誤り対策、変復調方式の評価実験、小型アンテナによる個別受信実験、ディジタル多重化技術及びそれを用いた立体ハイビジョン映像伝送実験を計画している。実験時間の制約のため、多くのデータは取得できないが、出来る限り効率よく有効な実験を行いたい。
 9月現在COMETS実験は、毎日約90分程度できる。時間帯は、午後2時頃の日と午後4時頃の日が交互にある。これを、当所、宇宙開発事業団、COMETS通信放送実験実施協議会の3者で、日あるいは週ごとに調整して実施する。
 寿命は、最短評価(残燃料の見積もり誤差による違い)で今年の12月末、最長評価で来年の8月末と予想されている。来年の1月から3月までは、COMETSの遠地点が南半球へ移動するために、日本では実験が行えない。その期間に、赤道付近及び南半球で実験を行うために、海外機関に共同研究の実施を呼びかけている。
 現在、COMETSに搭載されている通信放送機器はすべて正常に動作している。
 COMETSの目的であるKa帯及びミリ波を用いた移動体パーソナル衛星通信、21GHzを用いた次世代の衛星放送は、ともに将来の情報通信基盤において重要な役割を担う技術である。是非とも多くの有意義なデータを取得し、COMETSプロジェクトの目標を少しでも多く達成していきたいと考えている。
(第三研究チーム)

 CRLは8月18日〜20日の3日間、高校生を対象とした体験学習プログラム「サイエンスキャンプ’98」を実施しました。これは科学技術庁と科学技術振興事業団、日本科学技術振興財団の主催で平成7年から開催されているもので、CRLの参加は昨年に続き今年で2回目。科学技術に関心のある高校生に、体験学習を通じて、最先端の科学技術に親しんでもらおうという目的で行われています。今年は約60名の応募者の中から、男女計12名が選ばれ、鹿島宇宙通信センターに集まりました(写真1)。
写真1 鹿島宇宙通信センター

 北は山形、南は徳島から男女各6名が参加した今年のサイエンスキャンプ。鹿島宇宙通信センターで行われている宇宙電波に関する研究を身近に感じてもらおうと、1日目は全員合同でオリエンテーションを受けてもらいました。その内容は、バーチャルリアリティ装置を用いて、人工衛星や惑星などの動きを見てもらう「人工衛星の運動を体験してみよう」と、緯度と経度だけがわかっている場所をGPSを使ってつきとめる「ポイントXをさがせ!!」の二つ。2日目からの学習の基礎として、また、参加者全員の交流と親睦をかねたこのオリエンテーションは好評で、参加者たちの緊張もぐんとほぐれたようでした。

第1日
14:00〜15:00
15:00〜17:00
17:00〜19:00

人工衛星の運動を体験してみよう(木村和宏)
ポイント「X」をさがせ!!(市川隆一)
懇親会
第2日
8:45〜12:00

12:00〜13:00
13:00〜17:00

17:00〜19:00

Aコース:レーダを体験してみよう(堀江宏昭)
Bコース:BSアンテナが電波望遠鏡?(中島潤一)
昼食
Aコース:平面型のアンテナをつくって、GPSしてみよう(飯草恭一)
Bコース:BSアンテナが電波望遠鏡?(中島潤一)
研究者との懇談会
第3日
8:45〜12:00

12:00〜13:00
13:00〜15:00

Aコース:平面型のアンテナをつくって、GPSしてみよう(高橋正人)
Bコース:太陽電波を観測しよう(小山泰弘)
昼食
実験結果の検討会
サイエンスキャンプ’98のプログラム(かっこ内は講師を担当したスタッフ)

 Aコース 
写真2 レーダを使用して
降雨観測の実験
写真3 航空機搭載雲レーダ
「雲」と「蜘蛛」をかけて“SPIDER”

 2日目の午前はレーダを体験してもらうプログラム。講義のあと、屋外に出て、ホースで水をまきながらのレーダの実験(写真2)。また、実際にセンター内で使用されているレーダも見学しました。特に日本に1台しかないという航空機搭載雲レーダ“SPIDER”にふれて、参加者たちは興味深げでした(写真3)。午後は、平面型のGPSアンテナ(マイクロストリップアンテナ)を各自が作る作業に。講師の指導のもと、1工程ずつ造っていきますが、器用な参加者もいれば、カッターナイフを持つ手も危なっかしい(?)不器用な参加者もいます。しかし、作業はとても楽しそう。6名全員、アンテナが無事完成! 3日目は自作のアンテナにGPSの受信機を接続して動作確認。また、パソコンに受信した衛星情報を入力し、自分の位置を地図上に表示しました。どの参加者もかなり正確に位置を測定していて、結果に満足そうでした(写真4)。
写真4 自作のGPSアンテナでの実験では、
驚くほど正確な結果を出す参加者も
 Bコース 
 Bコース、2日目の午前は“星の電波”の講義。ここで、受信の方法を説明。今回は市販のBS衛星受信用のパラボラアンテナを使用します。午後はそのための装置を作製。準備された太陽電波受信キットは、ICデバイスを利用し、検波信号を増幅するもの。ハンダ付けをしていく途中で、うっかり机をこがしそうになった参加者も。
 3日目は屋外で、太陽電波の観測にトライしました。前日作製した受信回路とペンレコーダーを使い、太陽の出力電力を記録していきます。太陽の南中時計に合わせ、計算した仰角の方向にBSアンテナを向けるのですが、これが参加者にはなかなかむずかしい作業(写真5)。正確に方位角と仰角を設定するのに、かなり時間をとられている様子でした。
写真5 正確な角度を設定するのに
試行錯誤の様子
写真6 学習結果の発表会では
少し緊張ぎみ !?

 昼食後はA・B両コースが、お互いに学習の結果を発表(写真6)。講師もまじえた質疑応答、一言ずつの感想を述べたあと、仲良くなった参加者との別れを惜しみつつ、サイエンスキャンプは無事終了しました。

サイエンスキャンプ98の会場「鹿島宇宙通信センター」
 昨年に続き、サイエンスキャンプの会場となった鹿島宇宙通信センター。Jリーグのアントラーズの本拠地として全国的に有名になった茨城県鹿嶋市内に8万m2もの広大な敷地を有します。昭和35年、郵政省電波研究所(CRLの前身)が直径30mのパラボラアンテナの建設に着手、その完成後の昭和39年5月に鹿島支所として開設、宇宙通信と電波天文の研究を本格的に開始しました(現在このアンテナは撤去され、かわりに直径34mの巨大アンテナがあります)。
 昭和53年にはCSによる通信実験やBSによる放送実験も開始。また、昨年(平成9年)3月には研究本館も完成。近代的な設備のなかに「地球観測技術研究室」「宇宙通信技術 研究室」「宇宙電波応用研究室」「宇宙制御技術研究室」「第三研究チーム」が置かれ、 管理課とあわせて39名の職員が勤務しています。 昨年と違い、今年のキャンプは、テーマを二つに分け、参加者にあらかじめ 興味のあるテーマを選択してもらいました。2日目からは、それぞれの グループ(A・B)に分かれ、学習を開始しました。

 参加者の声 
人数が少ないのがいい。学校だと実験でひとりにひとつの装置なんかないから、自分で直接触れることが少ない。
講師の方たちはそれぞれの分野の専門家なのに、とてもわかりやすく説明してくれる。どんな質問にも答えてくれる。
センターの設備がすごい。それを見られただけでも参加した甲斐があった。
受験勉強では得られない何かがあった。
科学の楽しさを実感。いつも学校でもこんな授業ならいいのに。
将来、ここで仕事をしてみたい。
いろいろな地方から来ている他校の人と出会えるのが楽しい。普段、学校の友人には話せないことを、夜中まで語り合った。
 高校生の科学離れが言われて久しいなかで、短い時間ではあったけれども、自分の目で確かめ、自分で装置を作り、自分で実験する、その楽しさ、大切さを参加者は実感したようでした。講師に対しても、年齢が近いせいか(?)「先生と生徒というような固い関係ではなく、気軽に質問できる」と好評でした。
 参加者の中には高校で理科系を選択していない生徒もいましたが、だからといって興味がないわけではなく、その楽しさを知る機会がなかったようです。わずか12名という参加者枠を今後はもっと広げ、より充実したサイエンスキャンプの開催を切望します。
(取材・文 中川 和子)

写真7 最後はみんなで記念撮影

―研究室のホープは、中国出身の子ぼんのうパパ―

李還幇(リ・カン・ホウ) さん

プロフィール
昭和39年7月11日生まれ。国費留学生として、昭和63年来日。平成6年3月名古屋工業大学大学院・博士後期課程修了。平成6年4月CRL入所。センター内のトレーニングルームで運動不足を解消中とか。


 今回ご登場いただいた李さんは中国のご出身。10年前に初めて来日しました。現在は鹿島宇宙通信センター内で衛星通信の研究に取り組んでいます。

 「国費留学生として日本に行くことが決まったときは、内心、戸惑いました。もう少しで大学院を終えるところでしたから。」
中国・北京の北京廣播学院で、無線通信の研究をしていた李さんが来日したのは昭和63年の10月。最初はやはり、言葉の壁にぶつかったそうです。
「留学先の名古屋工業大学の係の人が迎えにきてくれて、たぶん“こんにちは”と言われたと思うのですが、そのときは、その“こんにちは”さえわからず、何も言えませんでした(笑)」。
李さんの現在の流暢な日本語からは、まったく想像できないのですが、来日当時はそんなレベルだったと、ご本人は懐かしそうに笑います。
 「最初はもっぱら筆談。漢字を書けばなんとか意味が通じますから。それから、部屋では毎日、テレビでニュースを見ていました。テロップで意味がわかるから、何度か聞くと、いい勉強になるんです」。
そんな努力の甲斐あって、来日から1年ぐらいで、何とか言葉の問題はクリアできたそうです。でも、なぜCRLに?
 「CRLはあこがれだったんです。大学院で文献などを調べると、CRLの人たちのものが多くて・・・・・・。学会誌で職員募集の記事を見て、すぐに応募しました。面接のときに『鹿島でもいいか?』と言われて、この宇宙通信センターを見学させてもらったんです。充実した設備を見て、すぐに『お願いします』と答えました」。
 李さんは現在、所属する宇宙通信技術研究室で主に衛星通信に関する符号化変調の研究をしています。
 「学生時代から、無線通信の研究を続けていました。衛星通信も無線通信のひとつですから、ずっと同じテーマを追いかけているので、研究者としては幸せですね。符号化変調というのは、通信システムの電力および周波数利用効率を高める技術で、衛星通信の降雨減衰の改善にも用いられるのです」。
受賞記念の盾と賞状
 その研究成果が認められ、李さんは平成7年度には電子情報通信学会の“学術奨励賞”を、そして今年は平成9年度の“論文賞”を受賞するという栄誉に輝きました。
 「この研究所の雰囲気がいいんですよ。いつもまわりの人に励まされているので頑張れるし、自分のやりたいことをやらせてもらえる。研究する環境としては最高です。外国か ら来日した人のなかには、日本で不愉快な経験をする人もいるようですが、私のまわりにはいつもいい人ばかり。大学のときも、ここに入所してからも、みんな親切で、いい思い出しかない。特に私のいる研究室の室長は、今までの3人が3人とも海外留学の経験者。だから、国籍なんか気にしないみたいです。いつも励ましてもらっているので、気持ちよく研究に取り組めるし、はりあいも出ます」。
 現在、李さんは奥さんと2人の娘さんと一緒に、センター近くの住宅に住んでいます。
 「土・日は娘たちの日です。遊園地に行ったり、夏はプールに行ったり・・・・・・。ウィークデーも、いったん食事をしに帰宅して、娘たちをお風呂に入れてから、また研究室に戻ります」。 お嬢さんの話になると、礼儀正しく柔和な李さんの顔が、さらに緩みます。 「娘たちのこともあるので、いつか中国に帰らなければならない日が来るかもしれない。でも、衛星通信の研究は、中国はまだまだです。なるべく多くのことを日本で吸収したい。そして、自分の研究を紙の上だけでなく、実験レベルに完成させて、社会の役に立ちたい。そのためには、もっと研究の時間が欲しいんです」。 真剣な眼差しで語る李さん。将来の目標は?とたずねたら、 「日本と中国の研究者の架け橋になりたい。今はまだ無理だけど(笑)」。
(取材・文 中川 和子)

横須賀無線通信センター
小川 博世
(おがわひろよ)
 NTTワイヤレスシステム研究所(横須賀)からニュー研究カルチャーを求めて就職致しました。ワイヤレス一筋でしたが、研究開発の中心はマイクロ波で加入者無線装置、準ミリ波固定無線装置、衛星搭載機器等の主にマイクロ波信号処理部分(実現手段はMIC, MMIC等の集積回路技術)を担当し、最近は光技術のワイヤレス応用に取り組み、光給電ミリ波通信、光制御フェーズドアレーアンテナ等への適用を研究してきました。システム実現のためのキー技術の研究、これらを用いた装置の設計・試作、さらに現場試験と担当期間に差はありますが一通りのサイクルを経験致しました。これらのキャリアを活かし、さらに新たなキャリアを発展させながら、自分自身のCareer Development Programの1つとして、CRL Yokosukaが移動体等のワイヤレス分野において技術先導性を発揮し指導的立場をとり得るよう、研究開発を推進していきたいと思っています。



日時: 平成10年11月19日(木)午後1:00〜5:00
受付: 午前11:00〜
場所: 郵政省通信総合研究所 大会議室
(JR中央線武蔵小金井駅より京王バス小平団地行き「通信総合研究所」下車)

プログラム
―光・電波による環境計測 特集―
テーマ 所属 発表者
1 遠赤外イメージングのためのGe:Ga検出器2次元アレイの開発 光技術部 藤原幹生
2 電波と光で探るアラスカの空
−地球環境のための日米国際共同研究−
第五研究チーム 森 弘隆
3 サブミリ波によるオゾン層の診断
−国際宇宙ステーション搭載超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(JEM/SMILES)−
地球環境計測部 真鍋武嗣
4 TRMM(熱帯降雨観測衛星)でみる世界の雨 関東支所 井口俊夫
5 マイクロ波で地上を詳細に把握する
−航空機搭載3次元高分解能映像レーダ−
地球環境計測部 浦塚清峰
6 首都圏広域地殻変動観測システムによるVLBI観測成果 関東支所 小山泰弘

日付 氏名 受賞名 受賞論文名 団体名
H10.3.28 佐藤 勝善 電子情報通信学会学術奨励賞 「屋内無線LANにおける人体による遮蔽を考慮した見通し率の評価」「室内無線LANにおける人体による遮蔽を考慮した基地局設置間隔」他 (社)電子情報通信学会
H10.3.31 梅野  健 電気学会論文発表賞 「楕円曲線とカオスモンテカルロ計算」 (社)電気学会
H10.5.23 李  還幇 電子情報通信学会論文賞 「2-Symbols/Branch多重ブロック符号化変調方式」 (社)電子情報通信学会