飯田　尚志

　ACTS-E計画は，世界で最初のミリ波衛星通信実験 を目指したが遂に実現しなかった実験用静止通信衛星 （ECS）の後継としてのECS-II計画，衛星間通信を含 むマルチビームアンテナ研究の基礎である通信技術衛星 ACTS-G構想，22GHz帯衛星放送実験を目的とした実 験用放送衛星．EBS構想を受け継いで，これらのミッシ ョンを統合した実験衛星として検討を開始したもので あるが，当初その進め方について次のようなディスカッ ションが行われた。第1に，単に1個の実験用衛星に限 定した検討を行うのではなく，将来の衛星通信技術の課 程において検1寸すべき技術課題を把える視点を持つこと とし，1990年代初頭の実現を目指す近未来指向の実験衛 星の研究を主眼としつつ，21世紀に向けての衛星通信技 術を考える遠未来指向の研究をも行っていこうとしたこ とである。
　第2に，近未来指向の実験用衛星を考えるとき，ハー ドウエアの開発のみを考えて衛星計画を立てるのではな く，1990年代の衛星通信・放送ミッションをまず考えて， これをスタートポイントに据えようとしたことである。
　第3に，ミッションを考える際には，現実的なミッシ ョンをいきなり考えるのではなく，まず自由な立場で将 来ミッションを考え，その後，そのミッションを現実的 なものにするためのミッションモデルを設定することに したことである。

　ここで注目すべきことは，将来の衛星通信・放送サー ビス需要（needs）の増大の裏には，図1に示すようにサ ービス要求の多様化があることである。ただし，今サー ビス要求の調査を行って，多様化した要求を探ることは 困難であることから，図1に示すように，将来の衛星通 信・放送サービスの技術の提案（seeds）を行うことによ って，需要を掘り起し将来の多様なサービスに対応して いく方法をとることとした。

図１　将来の衛星通信／放送サービス要求への対応

　以上の方針を，所内の宇宙開発計画検討委員会ミリ波 通信衛星・実験用放送衛星（当時）合同小委員会で確認 した後，「将来技術衛星ミッションに関するシンポジウム」 を開催した（昭和58年5月18日開催，本ニュースNo.87参 照）。このシンポジウムでは，1990年代初頭に打上げる静 止衛星を対象としたミッション52件が所内関係者から発 表された。
　

将来衛星通信ミッションの特徴
　このシンポジウムの成果をもとに，将来の衛星通信・ 放送ミッションを，現在進めている第一段階の検討では 表1に示すような37項目に整理した。表1の中には，内 容について，タイトルのみでは明らかでないものも含ま れるが，今後に検討を詰めることにしている。主なミッ ションは，次のとおりである。�@電子郵便/電子新聞， �Aパーソナル通信，�Bポケットベル／遭難通信，�C医療 通信（遠隔地医療/喉頭癌スクリーニング/心電図伝送）， �Dアジア・オセアニア地域サービス，�E周波数/時刻同 期分配，である。その他，移動体通信，衛星放送（高精 細度テレビ，地域別放送）等のミッションも考えられて いることはいうまでもない。これらのミッションから， 将来の衛星通信ミッション要求の特徴として，衛星通信 の多様化とパーソナル化の二つの要素を抽出した。前者 は衛星通信要求が通信容量の増大ばかりでなく，多様な サービスに対応する必要のあることを意味している。後 者は公共的サービスから始まった衛星通信が，ビジネス サービスに応用されるまでに拡大された今日，次のステ ップとして論理的に予測できるものであるが，衛星通信 のパーソナル化の研究はまだ行われていないものである。

　さらに，表1のミッションについて回線設計を行い， 将来ミッションの技術的動向を探った。その結果，将来 ミッションでは，地球局の小型化が要求される一方，周 波数，伝送速度については，高い方ばかりでなく，低い 方にも要求があることが分かり，技術的要求も多様化す ることが明らかとなった。

1. 郵便局送受信型電子郵便 2．各戸受信型電子郵便 3．各戸受信型電子新聞 4．総合移動体通信システム 5．走査／可変ビーム小規模ユーザ通信システム 6．マルチチャネルSCPCデータネットワーク 7．高効率小容量通信システム 8．スペクトル拡散再生中継器付き衛星通信システム 9．ミリ波パーソナル衛星通信 10．超小型地球局を用いたパーソナル衛星通信 11．衛星ポケットベルシステム 12．衛星利用遭難信号通信システム 13．陸上移動体監視システム 14．衛星利用沿革故障診断システム 15．遠隔監視システム 16．データ収集システム 17．心電図伝送システム 18．僻地医療サービスシステム 19．喉頭癌スクリーニングシステム 20．総合データサービスシステム 21．衛星利用エキスパートシステム 22．全国民的情報提供サービスシステム 23．画像情報伝送システム 24．非常災害時通信ネットワーク 25．全国／地域別衛星放送システム 26．可変マルチビーム通信／放送システム 27．遠隔地通信システム 28．移動体テレビ送受信システム 29．地域情報伝送システム 30．ミリ波利用蓄積交換データ伝送システム 31．高速・大容量データ伝送システム 32．即時世界ニュース分配システム 33．光−ミリ波利用衛星間通信システム 34．光利用衛星通信システム 35．同期MCPCシステム 36．標準周波数／時刻分配システム 37．地上不法無線局位置測定システム

表１　将来の衛星通信・放送ミッション

要素技術の抽出とミッション研究
　これらの要求と，将来の技術的進歩の推移を調査した 上で，将来の衛星通信・放送のキーテクノロジーとして 「新周波数帯の開拓」と「小型地球局の開発」をとりあ げた。
　これらの要素技術とミッション要求の特徴を組合わせ ることにより，さらに多くのキーテクノロジーが導出で きる。
　以上を踏まえた上で，表2に示すような，1990年代初 頭の衛星通信・放送ミッションを選定した。表2のミッ ションはどれもかなり内容の豊富なものであるが，一歩 一歩ミッション研究を進めている。次に，ミッション研 究の例を簡単に述べる。

ミッション	周波数	目 的
固定通信	50/40GHz帯	超高速・大容量衛星通信システムの開発
	14/12.5GHz帯	サービスエリア可変型衛星通信システム
放送	27/22GHz帯	新周波数帯における新しい衛星放送方式（地域別放送、高精細度テレビ等）の開発
	14/12.5GHz帯	サービスエリア可変かつ衛星放送／通信の利用促進を図ることを目的とする
移動体／小規模地球局	50/40GHz帯	パーソナル通信等の新しい形態のサービスの開発
	マイクロ波	総合移動体通信システム特殊通信サービス等の開発

表２　1990年代初頭の衛星通信・放送の候補ミッション

　まず，衛星利用ミリ波パーソナル通信システムの例を 述べる。このシステムは，50/40GHz帯において直径30 cm程度のアンテナを有する半固定小型地球局を用いて、 64kbps程度の伝送速度の通信を行うことを当面想定して いる。ミリ波を選択した理由は、未利用の帯域の広い周 波数であるため、パーソナル的な需要に適することと、 ミリ波の欠点である降雨減衰の大きいことに対しては， パーソナルサービス等の簡易なサービスヘの利用により， 対処可能と考えたからである。このようなパーソナル通 信という要素を導入することにより，従来のミリ波の研 究開発手法に対して，利用方法からの新しいアプローチ が可能になると期待される。第1段階のミッション研究 によると，東京周辺で98％の回線信頼度を仮定して，1990 年代までに開発されると予想される素子を用いると，地 球局のアンテナ直径が30cm，衛星アンテナには直径2m のものが要求されることが分かった。したがって，開発 すべき技術が多いのは勿論であるが，実際にはどのよう に利用されるかについてもある程度想定して，今後の研 究を進めていく必要があると思われる。

　もう一つの例として，アジア・オセアニア地域の衛星 放送サービスシステムの研究を挙げる。このシステムは， 日本からの海外放送を衛星放送に替えるものではなく， アジア・オセアニア地域の放送実施想定国固有の番組を 放送する，いわば，放送衛星の共用システムである。こ の研究では，まず，アジア・オセアニア地域の放送の現 状の調査・分析を行った。その結果，テレビ放送未実施 国，放送時間の短い国，およびテレビ受像機普及率の低 い国が10数か国存在することが明らかになった。そこで， これらの国に対する衛星放送の検討を行った後，放送実 施国として，アジア地域7か国，オセアニア地域8か国 を想定し，14/12.5GHz帯を用いる共聴受信方式で，東 経125度に放送衛星を置く場合の衛星パラメータ，トラン スポンダの構成を検討した。このミッション研究は，昭 和58年度の（財）国際協力推進協会の学術奨励論文に応募 し，1席に入選した（本ニュースNo.97参照）。

　以上のようなミッション研究は，従来の工学的研究の 枠を超え，新しい研究たりうるものと考えられる。それ は，社会，医療，文化等多くの学問領域と協同すること により始めて，生み出される成果が多いと思われるから である。ここで，我々にとって重要なことは，そのよう なミッション研究から，将来の技術的要求は何か，そこ にどのような技術的問題があり，どのように解決するか を探ることであると思われる。換言すれば，このような ミッション研究には，研究のシーズ（seeds）がたくさん 包含されていることが期待できる。

　ACTS-E構想は，以上のミッション研究から，1990 年代初頭に打上げる実験用衛星ミッションとして，ミリ 波帯通信ミッション，22GHz帯放送ミッション，マイク ロ波帯移動体通信ミッションを搭載した衛星として提案 しているものである。

　最後に，次の2点について、簡単に言及したい。第1は， 遠未来指向のミッション研究についてである。この研究 は，21世紀をにらんだ技術的調査が主となるが，注目し ているのは，大型衛星，静止プラットフォーム，クラス タ衛星，宇宙基地関連の技術である。これらについては， 今後引き続き，調査，問題点の抽出を進めていきたいと 考えている。
　第2は，ここで述べたミッション研究は，必ずしも当 所のみで進められるものとは考えられず，関係の機関及 び民間の方々と共同で研究を進めることにより，より高 い成果が，効率的に得られることが期待できることであ る。このため，今後とも，協力関係を続けていきたいと 考えている。一層の御理解をお願いするものである。

（衛星通信部　第二衛星通信研究室長）

岡本　謙一

はじめに
　近年の北極海領域の石油資源の開発，及びそれに伴う 船舶の航行の安全確保のため，北極海に面する海岸線を 有するカナダやソビエトにおいては海氷の監視が極めて 現実的かつ緊急性を帯びた問題となっている。また最近， 我が国においても南極地域観測隊を派遣する砕氷艦の科 学的データに基づく効率的な氷海航行を確保するために， 雪氷理学，砕氷船舶工学，砕氷航行技術の三分野を組織 的に総合した科学，技術的知識の必要性があらためて痛 感されている。またこれら実用目的と共に，全世界の海 洋表面の約13％を占める海氷の監視は地球物理学的観点 からも重要な問題である。例えば，海氷は冷たい大気と 暖かい水面の間の有効な絶縁体として働き（開水面より の熱損失は，厚い海氷をとおしての熱損矢よりも100倍も 大きい），熱放射エネルギーの収支に大きな影響を与える。 更に極域より外部への海氷の移動は潜熱の形をとったエ ネルギーの移動であり気候変化の要因の一つとなる。人 間が定常的に生活することが困難な，長期間の夜間があ り，また雲，霧，吹雪等によって覆われる機会の多い極 域という自然条件の中で海氷の分布状況，分類等の信頼 性のあるデータを得るため，人工衛星や航空機等からの マイクロ波を中心とする電波リモートセンシング技術の 研究が北極海を中心にここ20年来行われている。海氷の リモートセンシングの対象としては，（1）海氷域の広がり （海氷域の海洋面に占める割合），（2）海氷の種類，年齢， それらの分布についての情報：多年氷（少なくとも一度 の夏期融解期を生き延びた海氷の総称）と一年氷の区別 及びその位置と分布を調べることは，多年氷がしばしば 海難の原因になるので重要であるばかりか，海氷の厚さ を推定する上で重要である。（3）海氷の表面状態の粗さ， 特に一年氷等にみられるridge（氷丘脈，風圧等の圧力に よって海氷の間に形成される砕氷の壁の列）の形状と大 きさを知ることは，ridgeがしばしば海難の原因となるた めに必要である。（4）海氷の厚さの分布，（5）氷山の監視： 氷山は航行や沖合の石油開発にとって最も危険なもので あり，そのタイムリーな監視は必要である。（6）海氷のダ イナミックスの調査：海氷の移動速度は0.2km/日〜50km/ 日位であるが，船の航行能力は海氷の厚さと共に，海氷 の圧力によって影響されることが多く，海氷の動きの監 視は重要である。（7）海氷の生成及び融解の割合，（8）海氷 を覆う雪の層：雪の層は海氷の成長に影響する断熱材の 役割を果たす。等の項目がある。
　

海氷の物理的性質
　海氷は，淡水氷，ブラインと呼ばれている濃い塩水， 結晶水を含んだ各種の固体塩分及び空気の気泡の混合し た複合媒質である。海水中に含まれるブラインは小さな， ほぼ円柱状又は楕円体の形をとる。海氷が成長するにつ れ，ブライン間に生ずる排水路を通じて，ブラインは海 氷の外へ排出される。このプロセスはとりわけ夏期の融 解期においては海氷上の積雪等の融解した水によって海 氷が洗い流されるので顕著である。このためブラインを 含む割合は海氷の成長と共に減少し海氷中の塩分濃度は 減少する。海氷中に含まれるこのブラインのため，海氷 の誘電的性質は，淡水氷のそれと異なってくる。マイクロ 波帯においては，淡水氷の複素比誘電率は，水の複素比 誘電率に比べて小さく淡水氷は比較的損失の小さな媒質 であるが，ブラインの影響により，多年氷を除いて海氷 は通常損失の大きな媒質となる。したがってマイクロ波帯の 電磁波は海氷の表面よりわずかしか侵入することができ ない。マイクロ波センサで観測しているのは海氷の表面 近傍の散乱特性，放射特性であることがわかる。一方， 積極的に海氷の厚さを測定しようとするならば少なくと も1GHz以下の周波数を用いねばならない。実際には観 測領域の水平距離分解能を上げるためには（特に航空機 搭載のとき）あまり低い周波数を用いることができない ので0.1〜1GHzの周波数を用いることになろう。
　

海氷測定用各種電波リモートセンサ
（1）海氷表面の計測：海氷表面の計測は主にマイクロ波 センサによって行われる。海氷の表面の粗さも海氷の電 気的性質と同様，年と共に変化する。誕生後間もない海 氷は一般的に滑らかな表面を持つが，厚さが増加するに つれて風圧によってridgeやrafting（のしあがり，圧力を 受けて氷塊が童なり合うこと）を生じ表面も粗くなる。 また年とった海氷ではridgeは融解と風化によって項上が 丸みを帯びてくるようになる。海氷の複素誘電率の変化 及び海氷の表面の粗さの変化と共に海氷のマイクロ波故 乱係数及びマイクロ波放射率は変化し，このことを利用 して各種海氷のマイクロ波リモートセンサによる分類が 可能となる。ニンバス5号搭載の19.35GHzマイクロ波放 射計により南極地方の海氷の輝度温度分布の季節変化が 観測されており有名なウェッデル海のポリニア（氷湖， 氷で囲まれた海水面）等も観測されている。航空機に搭 載した多周波マイグロ波放射計による北極海海氷の観測 例によると，一年氷のマイクロ波放射率は多年氷のそれ よりも大きい。また地上，へリコプタ及び航空機搭載の 多くの周波数の散乱計による偏波や入射角を変えた海氷 の散乱係数の測定が行われており，多年氷の散乱係数の 方が一年氷のそれよりも大きいことが報告されている。 これらの観測から一年氷と多年氷を識別することができ 安全な航行に有効なデータを得る。人工衛星シーサット や航空機搭載の映像レーダによる海氷映像の有効性につ いては言うまでもない。映像に現われた海氷の表面粗さ に起因する海氷の散乱係数の差及び海氷の外的形状の差 により，一年氷，多年氷，氷山等を識別することが可能 である。また氷山，氷島等のダイナミックスの調査がで き，船舶の安全航行のために有効なデータを提供するこ とができる。

（2）氷厚の測定：レーダ技術を利用した能動型電波リモー トセンサで海氷の氷厚を測定するためには，海氷の表面 及び底面からの反射エコーの戻ってくる時間差を計測す るのが一番単純な方法である。但し海氷中の電波の伝搬 速度が真空中の約半分であることに注意せねばならない。 この方式の典型例はバルスレーダ及びFM-CWレーダで ある。前者はパルスの戻ってくる時間差を計測する。後 者は，送信と受信のビート周波数が距離に比例すること を利用して測距する。いずれも氷厚測定精度を上げるた めに，送信帯域幅を広くとらねばならず（30cmの分解能 を得るためには，3ns位のパルス幅，300MHz位の帯域 幅が必要），搬送波の周波数が高くなり，海氷の減衰を強 く受けることになり実用的ではない。しかし淡水氷の減 衰は海氷ほど大きくないので，航空機搭載の2.86GHz， パルス幅1nsのパルスレーダにより，60cm位までの厚さ の五大湖の氷厚を測定し，五大湖の船舶の安全航行に役 立てている例もある。具体的観測結果によると，精度の よい測定のためには氷の誘電率を何らかの方法で並行し て測定する必要があること，海氷の表面と底面間の多重 反射の影響を考慮する必要があること等の指摘がある。

　インパルスレーダは搬送波を伴わない高電圧の短いパ ルス（1ns程度）を送信する方式のものであり，多くの 周波数成分を有するが，送信アンテナの帯域幅による制 限を受けた周波数成分のみが放射され，そのうち海氷の 減衰の影響を受けない低い周波数成分のエコーのみが受 信される。インパルスレーダは，土中あるいは水中の金 属パイプの識別，川や湖の淡水氷の厚さの測定，南極大 陸の陸氷下の岩盤の様子を調べるためにその有効性を発 揮している。インパルスレーダの欠点は受信エコーが複 雑で解析が面倒なこと，ビーム幅が広く水平距離分解能 が悪いことであるが，最近は合成開ロレーダと類似の受 信信号処理技術を応用して水平距離分解能を上げようと する試みも行われている。

　カナダ，トロント大学の飯塚教授が氷厚測定用に開発 したHISSレーダはユニークなレーダである。このレー ダの測距原理は，遅延時間に基づいてレーダとターゲッ ト間の測距を行うのではなく，適当な間隔を置いて配置 された各々の受信アレーエレメント上の散乱信号の振幅 と位相を測定し，受信アレー上の散乱波の位相分布を記 録すること（散乱波の曲率半径を計るのに等価）によっ て測距を行なう。具体的には，やはり適当な間隔を置い て配置された各々の送信アレーのN個のエレメントから 順次送信し，海氷からの散乱波をM個の受信エレメント で受信したN×M個の複素散乱電界（これをホログラム マトリックスと呼ぶ）を測定する。このホログラムマト リックスを用いて離散的フーリエ変換を施し，特定の鉛 直下方向の距離の点に焦点を結ぶような処理を行うこと によって，氷の表面と底面近傍の点からの強い散乱波を 再生することができ氷厚測定が可能となる。HISSレーダ はパルスレーダやFM-CWレーダのような広帯域を必要 としないこと，アレーが位相器等を必要とせず単純なこと， 実時間でデータ処理ができること等の長所を有するが， 測距の分解能を上げるためには長いアンテナが必要となる。 この欠点を補うため最近やはり飯塚教授により送信周波 数を階段的に変化させ多くのターゲットからの受信波の 位相を多くの周波数で測定し，離散的フーリエ変換を施 すことにより特定の距離の点に焦点を結ぶような処理を するステップ周波数レーダが提案されている。250MHz〜 750MHzの範囲を15.625MHz毎に32段階に階段状に周 波数を増加させることにより，原理的には，4.8mの厚さ の海氷を15師の精度で測定できる。同レーダはコンパクト で航空機搭載が可能であることから，航空機に搭載して 海氷の氷厚測定実験を行うことに期待がかけられている。
　

おわりに
　海氷の表面状態及び氷厚のリモートセンシングの研究は 我が国ではほとんど行われてこなかったが，南極海域での 科学的氷海航行のための二ーズが出現したことを契機に今 後我が国で活発に研究を進めるべき分野であると考える。

（鹿島支所　第一宇宙通信研究室長）

（衛星計測部　第一衛星計測研究室　主任研究官　尾嶋曲　武之）

（衛星通信部　第二衛星通信研究室　研究官　島田　政明）

（電波部　超高周波伝搬研究室長　古濱　洋治）

（鹿島支所　第三宇宙通信研究室　黒岩博司）

塚本　賢一

　仏教は紀元前五世紀頃，インド北部ネパールに近いカ ピラ国の王子釈迦牟尼によって説かれ，インドからセイ ロン・東南アジア一帯に広まり，また西域・中国を経て 六世紀中棄に日本に伝えられた。この間多数の先哲によ って教義が分派精選編集されて，今日見られる膨大な量 の教典群と無数の壮大絢爛たる仏教美術・建築物を残し ている。多少の曲折はあったにせよ，過去二千数百年の 間，ほとんどアジア全域にわたって人類に生きる光明を 与えて来た功徳の原動力は何であったのであろうか。現 代は科学万能の時代である。論理的に或は物理的に実証 出来ないものは信ずることが出来ないのが，現代人の感 覚であり，その故にまた自然科学が発達したものであろう。

　宗教と科学は相容れないものであろうかの素朴な質問 に答える必要はないと思うが，一口で云えば仏教教義は 人生哲学であり，科学的認識とは別次元のものである。 四千数百万字を超えると云われる仏教教典のうち，一般 人が接し得るのはそのごく一部に過ぎず，私も毎年4月 1日に催される大般若経転読の儀に列席して，一部六百 巻から成る経巻をパラバラとめくってゆく様子を眺めて， その量の膨大きに驚嘆するのみで，実際に暗記している のは坊さんから貰った修證義という小冊子のうちのわず かに般若心経のみである。般若心経は極めて可愛い短い お経であるが，その中には素晴しい尊い仏教の真髄が秘 められている。その教えるところによれば，人間の心身 を形成している五つの要素である色（物質性），受（感受 作用），想（表象作用），行（形成作用），識（識別作用） の五蘊はすべて空である。人生は苦悩に満ちているが， これから解脱するには，物質界，精神界を支配する因果 応報の理をわきまえ，あらゆる執着を断ち切って空に生きる ことにあるという。色即是空，空即是色と云うが，森羅 万象すべて空であるとは如何なることであろうか。世の 中の物質はすべて相対性原理・万有引力の法則によって 運動し，Maxwellの方程式によって電波は伝わり，生物 は遺伝の法則に従う。空と云ってもこれらの科学的法則 は厳然として存在する。依って科学者は実存するものは 普遍的原理のみで，無常と見られる現象もこの原理の中 で移ろうのみであると観ずる。普遍的原理或は物理的法 則を研究把握しようとする心は，そのまま仏教の云う因 果応報の理を追究する心と相通ずるものがある。

　電離層の乱れは無線通信の障害をもたらす。太陽活動を因 とし，太陽地球間物理（STP）現象の法則に基づけば， 果としての通信擾乱の予警報は可能であるという立場で， 電波研究所では予警報業務を遂行すると共に，適中率の 向上を目指して，太陽観測・STPの研究を推進している。 十万億土の遥か彼方の準星からの微弱電波を受信し，超 長基線電波干渉計（VLBI）技術を利用して地殻変動を 観測すれば，地震長期予知に結びつけることが出来ると いう発想で，現在VLBI技術確立に向けて研究開発が進 められている。これらはすべて因果応報の理に基づくも のであり，仏の道にかなう研究であろう。仏の道は自利・ 利他を願い実践することである。国家・社会の福祉向上 を願って，電気通信技術の発展，電波利用技術開発に向 けて日夜精進している電波研究所職員の活動は，そのま まお、経の道にかなうものである。お経の意味を十分理解し なくても，お経を毎朝読誦しなくとも，真心を以て社会 に貢献すべく努力する姿はそのまま菩薩行に通ずるもの であり，般若波羅密多を行ずることであり，そのまま成 仏への道であると思う。

（企画部長）