日置　幸介

はじめに
　超長基線電波干渉計（VLBI）は、星からくる電波 をアンテナ間で比較して遅延や相関強度を測る装置 である。アンテナ間の距離をはかる「巻尺」、星の構 造をさぐる「電波望遠鏡」、地球の自転速度を測る「ス トップウオッチ」などの他、その気になれば離れた 時計を同期させたり、電離層や大気の厚さをはかる こともできる。まさに精密測定界のスイスアーミー ナイフである。通信総合研究所はVLBIという電子 巻尺で国内外のアンテナ間の距離を測りつづけてき た。最近話題の我々の隣国、中国の上海VLBI局と 鹿島との距離変化について述べ、なぜそうなるかに ついて解説する。
　

VLBl実験の日中史
　昭和58年10月の第2回日中科学技術委員会で、日 中共同VLBI実験の実施が合意され、昭和60年9月 に中国科学院上海天文台とはじめての日中実験が行 われた（RRLニュース、昭和61年10月号）。このとき は上海天文台の6mアンテナを使用したものの、受 信機やVLBIデータ取得装置は鹿島のものを持ち 込むという「押しかけ」実験であった。その後上海 局は、昭和61年にMark%P%C%/%(%s%I!"> 　

毎年3センチ近づく上海
　4年間、20回以上にわたるVLBI実験の結果は、 鹿島と上海の直線距離が年間3センチ近く縮みつつ あることを示す（図1）。日中の近代外交関係は近づ いたり遠ざかったりであるが、物理的にみるかぎり 両国の「歩み寄り」は着実である。地面の上の点ど うしの距離を変化させる原因は「プレート運動」と 「地殻変動」である。「プレート」とは地表に敷き詰 められた厚さ100キロほどの硬い岩盤のことで、何枚 かに分かれてそれ自身は変形することなく互いにゆ っくり動いている。例えば鹿島とハワイの距離変化 は、ハワイが乗る太平洋プレートと鹿島の乗るユー ラシアプレートの相対運動として一言で説明でき る。一方「地殻変動」はプレート内部の局地的な動 きを指すことが多い。プレートが「硬い」といって も隣どうしのプレートか押したり引いたりするため にさかいめ付近では多少の変形をまぬがれない。鹿 島と上海の距離変化は、プレート運動そのものでは なく、実は「プレート運動によって引き起こされた 地殻変動」なのである。観測された基線長変化、年 間約3cmのうち約2cmが日本の地殻変動による 鹿島の動き、のこり約1cmは東アジアの地殻変動 による上海の動きと考えられる（図1）。

▲図１　VLBIで計った1988年から1992年までの上海−鹿島の直線距離。1988元旦の値から
　　　　の差を単位mmで示す。誤差は1σ。地図上の矢印は3次元的に求めた鹿島と上海の速度
の水平面内への投影（ユーラシアプレート内部から見た速度）。誤差楕円は1σを示す。

押されて縮む日本、押されて逃げる中国
　日本海溝では太平洋プレートが日本列島の下に沈 み込んでいる。海洋プレートが沈み込む陸側には島 弧型の火山活動が生じ、地下の温度が上がる。熱せ られて柔らかくなった大地は太平洋プレートの「押 し」によって容易に縮むだろう（図2）。これが鹿島 の西向き2cm/年の動きの原因と考えられる（日本 全体が一斉に動くわけではないので鹿島以外の点で 測ると2cm/年とは限らない点に注意）。

▲図２　沈み込む海洋プレートの圧縮力によって縮む島
　　　　弧。陸内部からみると、鹿島のような島弧前
　　　　面にあるVLBI局は陸方向へ動く。

　一方中国側の地殻変動は大陸的でスケールが大き い。中央アジアから中国、東南アジアにわたる広い 地域は一応ユーラシア「プレート」に属するものの、 巨大な横ずれ断層や地溝帯に代表されるプレートの 大変形がおこっている特殊な地域である。「プレート の内部は変形してはいけない」というのが地面が従 うべき「法律」とすると、東アジアは一大「無法地 帯」といえよう。
　この無秩序の元凶がインド亜大陸である。ゴンド ワナ大陸から分離北上し、約4千万年前にアジアに 衝突したインドは、衝突によって速度は鈍ったもの の止まる気配をみせず、現在なお年間約 5cmの北上を続けている。北上を可能に するには進路にあるモノが「縮む」、また は「よける」必要がある。事実、衝突前 面の地殻にしわがよって大山脈ができ （ヒマラヤの造山運動）、さらにアジアが いくつかのブロックに割れて次々に東に 押し出されているらしい（図3）。一見無 秩序にみえる東アジアの地殻変動もイン ドシナ、南中国などのいくつかのブロッ クが東へ逃げる過程ととらえると規則性 がみえてくる。

▲図３　インド亜大陸の衝突によるヒマラヤの造山運動と
　　　　インドシナ、南中国各地塊の東への押し出し。上
　　　　海VLBI局は南中国地塊の先にのって東へ進む。

　これを直感的に理解するには、ようか んを適当に切って皿の上に横たえ、上か らスプーンの背中で押してみるとよい。 スプーンの下のようかんは多少縮むかも しれないが、それよりも真ん中でちぎれ て左右に押し出されるに違いない。スプ ーンがインド、ようかんがアジア、皿が シベリアに相当する。東に押し出された ようかん片にのった上海は毎年1cmづ つ日本に近づきつつあるのである。
　この仮説自体はアメリカのP.モルナ ーやフランスのP.タボニエが1970年代 に提唱したもので、かなりポピュラーな ものではあるが、測地データから証拠が 得られたのは初めてのことである。これ をみた関連研究者間に「やっぱりそう か」、「そんなアホな」などの活発な議論 がおこり、地球への理解が更に深まるこ とを期待したい。「巻尺」としてはより手 軽なGPSに押されぎみのVLBIである が、何千キロといった基線長で頼りにな るのはやはりVLBIである。中国側では西北部のウ ルムチおよび南東部の昆明（クンミン）に新アンテ ナを建設しており、同しくVLBIに興味を示してい るインドの局とも合わせて、「ようかん」だけでなく 皿やスプーンの動きまで将来わかってくるに違いない。

（関東支所　宇宙電波応用研究室・主任研究官）

有賀　規

▲写真１　口径1.5mの望遠鏡システム
　（A:赤外カメラ、B:高感度CCDカメラ）

　その後詳細な画像解析を行い、点として現れている衛 星のスポット像の重心は0.2秒角（静止軌道上で50mに 相当）の精度で決定できる、即ち2衛星の相対位置がほぼ この精度で決定できる、ことか明らかになった（有本他、 信学宇宙航行エレクトロニクス研究会、1992年7月）。こ のような光学観測では衛星の方向（方位角、仰角）を星 と同じように画像から直接極めて高い精度で求めること ができるという電波では得られない特徴がある。星の位 置を基に校正することによって相対位置のみならず、絶 対的な方向も高精度に求めることができる。
　衛星の追跡（追尾）は多くの場合電波を用いて行われて いる。一方、光学技術を用いた衛星追尾は天候に左右さ れるものの、高精度・高分解能が得られることから最近 では多く用いられている。光学的手法は大きく二つに分 けることかできる。一つは能動的な方法で、レーザ測距と 呼ばれているものである。この方法では光学局からパル スレーザ光を発射して衛星からの反射光を検出し、光の 往復時間から衛星までの距離を求めようという方式であ る。上述の当所の宇宙光通信地上センターでは衛星のレ ーザ測距を実施している。レーザ測距の精度は極めて高 く、現在1〜2cmの精度が実現されている（マイクロ波 レンジングの精度は〜1m程度である）。レーザ装置が 必要なので地上装置が大規模になること及びレーザ光反 射器を搭載した衛星にしか適用できないという制限はあ るが、地球上の多点観測によって衛星の高精度の位置決 定のみならず、各地上局の位置も正確に決定できるので、 測地学の分野では最先端の観測システムとなっている。
　もう一つは受動的な方法で、夜間望遠鏡で衛星を見る と太陽光の反射によって衛星が星と同じように見えるの で、これを観測して位置（この場合、方向が正確に分か る。）を測定しようとするものである。この方法では従来 の電波による追尾方法と大きく異なり、衛星側から電波 や光を発射する必要がない（人工的な電磁波は全く必要 ない。）ので、運用を停止した使い捨ての衛星やスペース デブリを含むいかなる宇宙飛翔体でも観測できることが 特徴である。この方法がBSの観測に用いられた方法で ある。
　近年、静止軌道上では特に通信・放送衛星の数が世界 的にも著しく増加しつつあり、静止軌道の有効利用が必 要である。このような情勢にあって、衛星の軌道（位置） の決定精度の向上が不可欠である。光は電波に比べて著 しく波長が短いのでその分高分解能・高精度が容易に得 られ、将来さらに高精度化が可能である。従って、光学 技術を用いた手法は今後も衛星の高精度位置決定に大き く貢献できるものと考える。

（字宙通信部　宇宙技術研究室）

吉野　泰造

▲iRiS'93ワークショップ会場風景

　宇宙測地技術は、天体電波を使うVLBI、レー ザー光を用い測地用衛星を追跡するSLR、衛星 電波を利用するGPS等からなります。これら の計測技術は、従来の地上測量に比べはるかに 大規模に、そして超精密に測位を行なうのに役 だっており、地球回転の精密計測も含めて現代 の地球科学、宇宙開発の基礎を支えています。 このため、こうした技術の高精度化、総合化に 向け本ワークショップには各国から宇宙測地技 術分野の専門家が一堂に会し、約60件の発表を 行なうと共に活発な質疑応答が行なわれまし た。ワークショップヘの参加状況は、日本を含 め、米国、ドイツ、フランス、イタリア、豪州、 中国、ロシア、ハンガリーの9カ国に上り、日 本滞在中の外国人24名を含め、91名と予想以上 の盛り上がりとなりました。宇宙測地技術は国 際協力のもとに初めて成立するものであるため 多数の国からの参加は今後の国際協力について 討議するため、大変好都合でありました。
　そして最終日には全体の発表から将来の研究 方向を討議する時間を設け、現在抱えている問 題の解決に向けた話し合いも行われました。
　その結果、VLBIの観測システムの国際互換 性や観測協力についての具体的なテーマが議論 できたため「実りあるワークショップであっ た」、「日本の活躍が十分にわかって良かった」 等の言葉を頂き、数週間前のせっぱつまった準 備の苦労も忘れることが出来ました。
　今回のワークショップを象徴したのが2日目 の晩に開かれたパーティーでした。正月の開催 にちなみ日本酒の樽を世界の“地殻プレート” 代表者5人に割って頂く鏡開きの後、パーティ ーは主催者の予期せぬままに、各国参加者の世 界の歌の競演へと展開したのでした。この時は 著名な先生方も皆、童心に戻って陽気に楽しま れていたのが印象的でした。最後に、本ワーク ショップの開催にあたり、多くの関係者の御協 力を頂きました。ここに謹んで感謝の意を表し ます。

（標準測定部　周波数・時刻比較研究室）

≪研究支援シリーズ≫

梅原　俊彦

　第一企画係

（企画調査部　企画課　第一企画係）

　第二企画係

貝沼　昭司

（企画調査部　企画課　第二企画係）

　第三企画係

三木　干紘

（企画調査部　企画課　第三企画係）

▲所管換え手続きを終えて握手する両代表

　また、衛星通信実験の合間には、30mパラボラアンテ ナとともに、当時数少ない我国の大型アンテナとして電 波天文観測面でも所外研究機関との共同研究に使用され， 我国の電波天文発展の一翼を担ってきた。
　更に最近では、同アンテナは、VLBI（超長基線電波干 渉計）観測用に改造され、昭和58年より開始された日米 VLBI実験を初めとする国内外のVLBI実験で、プレー ト通動の実証等の多くの成果を揚げ、我国のVLBIによ る宇宙測地基準点として活躍してきた。
　このように26mアンテナは建設後24年の長きにわた って鹿島支所（現関東支所鹿島宇宙通信センター）のシ ンボルとして親しまれ、また、現役アンテナとして最も 長寿のアンテナである。これも、建設当時の技術力の高 さによるものと考えられる。
　この様な大型施設の省庁間の譲渡は当所としても恐ら く初めてのことであり、関係各位の尽力の結果実現でき たものである。
　形態としては、アンテナ等の施設は国土地理院所管、 土地・庁舎の一部は地理院への使用承認という形で運用 される。
　同日は、当所鹿島宇宙通信センターに、国土地理院よ り宮崎国土地理院院長、井上測地部長を始めとする関係 者各位、当所側からは畚野所長、杉浦標準測定部長（当 所時空計測推進委員会委員長）を迎え、同アンテナの受 渡し式等の、所管換え記念行事が実施され、同アンテナ を通じた当所と国土地理院間の今後の更なる精密宇宙測 地面での協力関係の緊密化が約束された。

（関東支所　宇宙電波応用研究室長）

▲熱心な質問と説明