有　賀　　規

1.　はじめに
　来たるべき21世紀に向かって，人類の宇宙への進 展は目を見張るばかりであり，太陽系全体にその活 動領域を広げようとしている。宇宙への人類の大き な発展を実現していく上で，情報機能の中枢を担う 宇宙通信は非常に重要となってきている。この重要 な宇宙通信において，宇宙光通信は，大容量データ 伝送が可能で，小型軽量，干渉がないなどの他の手 段では実現し得ない特徴をもち，将来の宇宙通信の 主役になることは確実である。このため，21世紀か らの完全な実用化を目標に，米国（NASA），欧州 （ESA）各国ともに，しのぎを削って研究開発を 進めている。宇宙光通信はその手法や技術において， 研究の進んでいる，地球や宇宙の光学計測と共通し た面が多く，先進諸国での技術開発をより促進させ る要因となっている。
　こうした世界のすう勢に歩調を合わせ，国際的な， 研究を行っていくための我が国の中心的な施設とな るべく「宇宙光通信地上センター」が昭和62年度の 補正予算で認められた。昭和62年度末に完成し，運 用を開始する予定で現在，電波研究所（小金井市） の構内に建設が進んでいる。電波研究所ではこれま で，口径50�pの望遠鏡を持つ光学装置を用いて衛星 追尾やレーザ光伝送を行い，衛星の位置や姿勢を高 精度に決定する研究を行ってきた。これを発展させ て，本地上センターは口径1.5mの望遠鏡システム を中心とするもので，種々の装置を備え，宇宙光通 信の外に天体観測等多目的に利用できる世界でもま れな優れた施設となる。ここでは，この施設の概要 を紹介する。
　　

2.　研究の目的 　この新しい光学施設「宇宙光通信地上センター」 の目玉となる望遠鏡システムは，主鏡の口径が1.5m で国内では東京天文台（岡山）の1.88mの望遠鏡に 次ぐ口径であるが，その特色は，天体望遠鏡の機能 の外に，高速・高精度に宇宙飛翔体を追尾できるこ とで（高速のスペースシャトルも容易に追尾できる）， 静止衛星等の高高度衛星の位置も高精度に観測でき る機能を有する。
　本センターは，以下に述べるような多目的研究 （研究の概念図を図1に示す）を目標としている。

図１　研究（多目的）の概念図

(1)衛星の高精度位置決定：超高感度のテレビカメラ や赤外線カメラで衛星の位置を高精度に観測（赤 外CCDカメラの使用により昼間の観測も可）す る。レーザ測距（〜1�pの精度）を行い，測地・ 測位の研究に資する。
(2)光通信実験：衛星（EGS等，将来はスペースシ ャトルも対象とする）を利用した光通信の基礎実 験を行う。昭和67年に打ち上げられるETS-�Y では衛星−地上間の双方向光通信実験を計画して いるが，固定地上局として使用する。
(3)天体観測：赤外線波長での天体の高分解能撮像観 測及び分光観測。更に宇宙光通信に必要な宇宙の 背景光雑音の測定。
(4)レーザ・レーダ観測：炭酸ガスレーザ等を用いた 大気成分の観測，大気の運動の観測（風の測定等）。
(5)ラジオメータ観測：太陽や惑星からの赤外放射光 をレーザ・ヘテロダインラジオメータにより検出 し，惑星（含地球）大気の温度・気圧，組成，運 動を観測する。
　　

3.　装置の構成と性能
　建物は1階の屋舎に11mのド-ムを取り付けた構 造になっており，ドームには屋舎の床とは独立にピ アの上に固定された望遠鏡本体が入る。1階は三つ の部屋から成っており，中央がクーデ室，両側は， 各制御部／コンピュータが配置されたコントロール 室と関連の測定等を行う実験室になっている。
　本センターの中心となる望遠鏡システム（米国コ ントラバス社製）は，経緯儀式マウントをベースに して，(1)日径1.5mのカセグレン反射望遠鏡，(2)ロ 径20�pの送信望遠鏡（オフアクシス反射望遠鏡，レ ーザ光の送信用），(3)口径20�pのガイド望遠鏡（シュ ミットカセグレン，衛星捕捉やアライメント用），の 3個の望遠鏡で構成される。図2，図3に望遠鏡シ ステムの外観図を示した。焦点は，仰角回転軸上の ナスミス焦点2か所，これと直角なベントカセグレ ン焦点2か所，カセグレン焦点（通常は使用しない） 及び1階のクーデ焦点，と合計6か所に持たせてい る。天体観測用としてインクリメンタル・ディロー テータ（方位角AZ，仰角ELを回転しても像の方 向が回転しないための装置）をナスミス，ベントカ セグレン及びカセグレン焦点に装備している。さら に，2次鏡にはチョッピング機構がついている。

図２　望遠鏡システムの外観図

図３　望遠鏡システムの概略図

　ナスミス，ベントカセグレンの各々2か所計4か 所への焦点の切り替えは3次鏡を90°づつ回転させ ることによって行われる。一方，クーデ室ではイン ストラメントセレクト鏡の回転により，光通信シス テム，レーザ測距システム，ライダー，ラジオメー タ及びフーリエ分光器等種々の送信，受信／検出装 置へ切り替えることができ（図3参照），多くの目的 に使用できる。超高感度（ISIT）テレビカメラ は，1.5m望遠鏡のベントカセグレン焦点とガイド望 遠鏡との2か所にあり，衛星や天体の捕捉追尾を行 う（後者は広視野）。光通信用の受信機や可視，赤外 用のCCDカメラ，一般の分光器はナスミス及びべ ントカセグレン焦点に取付けられ，高分解能分光器 や残りの多くの装置は上述のように1階めグーデ室 に置く構成になっている。
　望遠鏡システムの主な性能を

表1に示した。1.5 mの望遠鏡の主鏡のFは1.5で非常に明るいにもか かわらず，空間分解能は良い（85％の入射光が1 秒角以内のブラーサイクルに入る）ことが特徴で ある。経緯儀式マウントの，AZとELの直交度 は0.1秒角で，エンコーダの分解能は0.0001°であ る。高精度の測角に加えて高速追尾（AZで最大 15°／sec）が可能であることも本望遠鏡の主要な性能 となっている。ソフトウエアも十分整備されており， 例えば，恒星を追尾して装置の誤差を求め補正する 機能や，主要な衛星，惑星，恒星がカタログとして 軌道要素等と共に入力されており，任意の衛星及び 天体を追尾できる機能をもたせている。

表１　望遠鏡システムの主要性能

　個々の測定・解析装置の性能の詳細についてはこ こでは省略するが，例えば赤外CCDカメラは128 ×128画素の素子を用い，レーザ測距の精度は〜1 �p，光通信用には光行差補正機構を備え，赤外分光 用のフーリエ分光器の分解能は0.01�p^-1以内，レー ザ・へテロダインラジオメータの分解能は5MHz以 内（惑星大気分子の吸収線プロファイルを十分分析で きる）等といずれも世界最高級の性能をもたせ，ト ップレベルの研究ができるようになっている。
　　

4.　ETS-�Y衛星を用いた実験
　昭和67年，技術試験衛星-�Y型（ETS-�Y）が 静止軌道に打上げられる。いくつかの通信ミッシ ョンが計画されているが，その中の一つがLCE （Laser Communication Equipment）で，波長 〜0.8μmの半導体レーザを搭載し，地球との間で双 方向リンクを構成し，光通信の基礎実験を行う。将 来の衛星間光通信に向けての1ステップである。本 センターは，この実験の固定地球局としても使用さ れる計画である。NASAではACTS（Advanced Communication Technology Satellite）で衛星 間光通信実験を計画しており，ESAでも同様の計 画が進んでいる。このような世界情勢の中で，ET S-�Y及びこれに次ぐ我が国の衛星間光通信の研 究開発が待たれており，本センターの意義は大きい。
　　

5.　おわりに
　当所で現在建設中の宇宙光通信地上センターは， 宇宙光通信の外に赤外天文学等多目的に使用できる 施設であるので，国内の多くの研究者から有効に利 用していただければ幸いである。
　宇宙光通信は当面，地球周辺の宇宙空間がターゲ ットとなっているが，21世紀に向かって将来は深宇 宙通信（例えば地球と惑星間）にも使用されること が予想される。従来以上に大きな空間・時間を対象 とする通信は，通常の通信の概念とは異なった新し い手法が必要になり，また，天文学的な要素も加わ った新しい分野となり得る。光速が有限であること が大きなポイントとなるし，フォトンひとつひとつ も重要視されるであろう。宇宙空間と同様，宇宙光 計測・通信の研究テーマは果てしないように思われ る。

（電波応用部　光計測研究室長）

大　森　慎　吾

　公開実験は，12時30分より1時までは報道関係者 を対象とし，宇宙通信開発課長の概要説明のあと中 山郵政大臣が，会場に設置された船舶地球局（アン テナ部分は屋外）からETS-�X経由の回線で接続 された電話機で郵政広報レディーと通話を行った。 引続き，郵政大臣は，ETS-�Xを見通せる屋外に おかれた乗用車に搭載された通信装置により電波研 究所鹿島支所長と通話された。音声品質は良好で非 常に小型のアンテナで通話可能なことに対して大臣 は感嘆の声をあげられていた。さらに，メッセ-ジ 通信機の公開実験を視察され，大臣からの「実験成 功おめでとう。中山郵政大臣。」のメッセージを鹿島 地球局あてに送信したところ数秒後に通信機の液晶 表示部には「大臣の御視察に感謝いたします。鹿島 支所長。」の返答が浮かび上がった。これらの車載局 とメッセージ通信機には高い関心が寄せられ，TV カメラなどを持った多くの報道関係者が通信機の回 りを取り囲み，衛星からの信号を遮へいしないよう 整理するのがたいへんなほどの人気であった。

　引続き1時から5時まで一般の見学者を対象に公 開が行われた。参加各機関は趣向を凝らしてETS -�Xを用いた実演や展示物の説明等を行った。電波 研究所では，前述の陸上移動局とメッセージ通信機 の実演と船舶地球局搭載用アンテナ，航空機搭載用 アンテナの展示を行った。さらに，航空機と船舶の 実験風景を記録したビデオが紹介され大きな関心を 呼んだ。NTTは，前述の船舶地球局の外に超小型 移動局の実演及び船舶搭載用アレイアンテナ等の展 示を行った。KDDは，4月からETS-�Xを用い て実験を計画している画像通信装置の実演などを行っ た。報道関係者及び一般の見学者の，合わせて1,000 名を超える参加者があり，350部用意した配布資料 もすぐになくなるほどの盛況で関係者にとっては嬉 しい誤算となった。

　電波研究所では日本航空のジャンボ機に搭載され た航空機地球局も用いて，太平洋上空を飛行中の航 空機からの電話及びファクシミリ伝送の公開実験も 予定していたが航空機の運航上の理由により中止と なったのは残念であった。

　本公開実験で披露した電波研究所の各地球局は昨 年の11月より実験に使用されている。船舶地球局は 北海道大学水産学部の漁業練習船「おしょろ丸」に 搭載され，シンガポールを寄港地とする南方航路に おいて，約70日間の通信実験が行われた。航空機地 球局は前述のようにジャンボ機に搭載され成田−ア ンカレッジ間で既に6回の通信実験が行われている。

　来年度はこれらに加えて陸上移動の通信実験も本 格的に開始され，世界初の総合的な移動体衛星通信 の実験成果が期待される。

（宇宙通信部　移動体通信研究室　主任研究官）

公開実験通話中の中山郵政大臣

佐　藤　得　男

　このため，発振器の基本的な特性5項目を選択し， 実施可能な項目から順次受託することにして昭和59 年12月から較正業務を開始した。この度，短期安定 度の測定装置の整備が完了したことにより，周波数 標準器の全項目の較正が受託可能となった。

　較正項目は，周波数確度，再現性，温度特性，長 期安定度，それと短期安定度の5項目である。

　周波数確度は最も基本的な較正項目で，搬入され た発振器の発生する周波数の絶対値を較正するもの であり，較正確度1×10^-12を保証している。また， 周波数調整も可能である。

　再現性は発振器を24時間停止し，再び動作させた 場合の周波数がどのように変化するかを調べるもの で，停止前の周波数を基準に相対値で表わしたもの である。したがって，頻繁に電源を投入したり停止 したりする使い方をする場合や，また，測定器の中に 組込んで基準発振器として用いる場合に有効である。

　温度特性は5℃〜30℃までの範囲内で委託者が指 定する温度における周波数偏差を表わすもので，発 振器を管理する環境を決めたり，逆に設置条件から 信頼限界を求める際の目安となる。

　周波数安定度は「発振器が単位時間内に発生する 周波数の一致度を表す尺度」で，発振器自身の性能 を評価したり，出力周波数を利用する上で重要な特 性の一つである。しかし，長期，短期の明確な定義 はなく，ここで言う長期安定度とは経過日数と共に 変化する周波数ドリフトを指し，短期安定度は平均 化時間，数ミリ秒から数十秒を対象としている。

　長期安定度は当所の周波数標準と約1か月間比較 し，エージングレートを計算する。セシウム標準器 にはこの項目は必要ないが，水晶発振器やルビジウ ム発振器にとっては重要である。たとえば，1か月 あたり-1×10^-12のエージングを示すルビジウム 発振器を±1×10^-11の確度をもった周波数基準と して用いたい場合は，確度較正で+1×10^-11にセ ットすればよい。これによって約20か月間は希望す る周波数を維持できることになる。また，高確度で 維持する場合は長波標準電波やテレビジョン信号仲 介等の方法でモニタすることが望ましい。

　短期安定度を精度よく測定するには安定度の優れ た基準発振器を必要とする。幸い，当所にはすでに VLBI等で実績のある水素メーザがあり，2台の 水素メーザで10^-15の安定度が確かめられている。 測定装置は図に示すように，DMTD（Dual Mixer Time Difference）法を予定している。被較正発振 器の代わりに水素メーザを共通入力とし，システム の安定度を十分に評価した上で業務を開始すること にしている。また，将来は対象周波数帯の拡大と周 波数領域での較正も検討して行く予定である。

（標準測定部　周波数標準課　主任研究官）

図　短期安定度測定装置ブロック図

（標準測定部　周波数・時刻比較研究室　主任研究官　森川　容雄）

（電波応用部　光計測研究室　主任研究官　石津美津雄）

（情報管理部　電子計算機室　主任研究官　川村眞文）

（通信技術部　物性応用研究室　主任研究官　堀　利浩）