
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)
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
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
科技庁振興調整費国際共同研究による
日豪精密周波数・時刻比較実験を実施
(標準測定部 周波数・時刻比較研究室 主任研究官 森川 容雄)
米国地球科学連合(AGU)
1987年秋期総会に出席して
(電波応用部 光計測研究室 主任研究官 石津美津雄)
タイ王国モンクット王工科大学ラカバン
拡充計画実施協議調査団に参加して
(情報管理部 電子計算機室 主任研究官 川村眞文)
赤外・ミリ波国際会議(第12回)に出席して
(通信技術部 物性応用研究室 主任研究官 堀 利浩)
ミリ波帯電波の散乱実験