2016/11/28

軌道上に狙いを定めて

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 高度400kmに投入された人工衛星が、人工衛星である期間はとても短い。 わずかに存在する希薄な大気が抵抗となり、ロケットが稼いだ運動エネルギーを少しずつ奪っていくのだ。
 低軌道にある重要な観測衛星や国際宇宙ステーションは、定期的な軌道修正を行うことで、動的にその高度を維持している。

2014年の夏も終わる頃、ひと粒の衛星の軌道寿命が尽きようとしていた。

 軌道投入から半年が経過し、軌道高度が300kmを切ったあたりから、高度のグラフは指数関数的に下がりはじめた。 数日以内に大気圏に突入することは明らかだった。 

 再突入が迫ったとある夕暮れ、久しぶりに衛星追尾をすることにした。
がらくた箱から手づくりの八木アンテナを掘り返す。  バルサ材を軸として、ホームセンターで買ったアルミと真鍮の棒を並べた代物だ。仕舞っている間に曲がっていたエレメントを一つ一つ手でまっすぐに戻していく。
 こんなアンテナでも、低軌道衛星が相手なら必要十分な性能がある。  

 知覚を技術で拡張する遊びは、身体を駆使するのが楽でいい。 見えない衛星を追うために、八木アンテナに型落ちのスマートフォンを取り付けて、コンピューター支援の照準とする。アンテナから伸びる同軸ケーブルの先には、ハンディレシーバーを接続した。  


 装備を身に着け、建物の屋上へ上がる。 頭上には淡い灰色に輝く都会の夜空があった。まばらな夏の一等星だけが、かろうじて灯火にかき消されずに見えている。 

 ハンディレシーバーの電源を入れ、周波数をセットした。CWモードにして、車道の騒音に負けないよう、ボリュームつまみを回して量を最大まで上げておく。 スピーカーから聞こえる狭帯域のホワイトノイズが聴覚を包んだ。 
 AR表示に対応した衛星追尾アプリを立ち上げ、最新の軌道要素をダウンロードしておく。
 追尾アプリの画面は、GPSの位置情報と姿勢センサの値を反映して、黒背景とグリッドで画面の向こうと同じ座標を映し出す。 アンテナを上下左右に振ると、方位角と仰角の数値が指し示した方向に追従する。
 コンピューター制御された地上局として、自己を拡張する準備は整った。 あとは待つだけだ。

北にアンテナを向けると、画面の仮想の地平線から衛星の軌道をあらわす曲線が、画面を横断して空に向かって伸びていた。今晩のパスはほぼ天頂を通過していく。 このような好条件で観測できるのは、これが最後かもしれなかった。 
 宇宙のスケールからすれば、200km真上を通過するというのはほとんど目と鼻の先の事象なのだが、同時に地平線が立ちはだかってくる。接近すればするほど、衛星はあっというまに地平線の彼方へ飛び去ってしまうのだ。

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待機をはじめて数分後、衛星を示す輝点がスマートフォンの画面上に現れた。高度の表示が近くの建物の屋根を越えた頃、ホワイトノイズの彼方から、聞きなれたリズムが浮かび上がってきた。


 衛星は、アマチュア無線のモールス信号によって自身の存在と情報を伝えるように設計されていた。 
 定期的なビーコンはドップラーシフトによって聞いていく間にも少しずつトーンが変化していく。 時々レシーバーの周波数ダイヤルを回して追いかけなければならない。また、衛星自身の回転運動に伴って信号強度が変化し、さえずりが海のうねりのように強弱を繰り返す。 
 半年間の運用で、そうしたアナログな変化が伝える衛星の情況を頭に浮かべることができるようになっていた。ビーコンそのものは決められた定型文と、いくつかの数値を伝えるのみ。そこから先は情報と知識で補完された心眼が頼りだ。

…さかのぼること数年前、一枚のホワイトボードの殴り書きから、数十ページの計画書が生まれた。 チームが集まり、部品が基板に実装され、ソフトウェアが組み込まれて機能となった。電源が接続されてテストされ、削り出された金属筐体にネジ止めされた。アンテナと繊細な太陽電池を身にまとい、これから衛星となる機械は、ロケットの放出機構に収納され、南の射場へと旅立っていった。それが半年前のこと。

 腕とアンテナは天頂を指し示す。相対速度は最大となり、ビーコンの音程が目まぐるしく変わっていく。 
 この瞬間、衛星は地球の影の暗闇を漂いながら、星明かりと都市の灯に挟まれているのだろう。 低軌道では、相変わらず視野の大部分を地球が占めているはずだ。
 心眼の中では、ゆっくり自転する衛星に貼り付けられた三接合太陽電池のガラス面が、遠くに散らばる恒星と、地表に灯された人類の営みを交互に映しだしていった。

 この頃になると、衛星の軌道は1日で10km近く降下しており、 レーダー観測の合間にも軌道が変化していくため、軌道予測誤差は増加していた。 より指向性の強い地上局の自動追尾では、接近時の変化が急峻すぎて、信号を追いきれない場面が出てきている。宇宙の大渦巻は粛々と衛星を大気圏に引き寄せている。

 大気圏突入が夜の側で始まるのであれば、衛星の最期を見ることができるかもしれない。断熱圧縮で筐体と電子部品、リチウムイオン充電池が燃え尽きるとき、様々な金属イオンのスペクトルとなって輝き、夜空を一瞬だけ彩るかもしれない。
 自然に落ちてくる衛星は、どこで突入を始めるのかわからない。
高度が下がるたびに観測できる範囲は狭まるため、確率を見積もる過程で地球表面の広さを思い知ることになる。

 音の変化に聞き入る間に、衛星は天頂を通り過ぎ、南の方角へ飛び去るとともに、レシーバーのダイアルを回す頻度が減っていった。 通り過ぎてからも、普段よりも強力な信号が降り注いでくる。 実は指向性アンテナで追わなくても、普通のホイップアンテナで捉えられるほど強い。 
 わずか10分程度の可視時間はあっという間に過ぎた。アンテナで南の地平線を指していると、画面内の輝点は地平線に触れて消えた。 ほどなく信号も弱まり、再びノイズの海に沈んでいった。
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 2日後の朝方に、日本列島の手前で衛星は地球に戻ってきた。予測高度が180kmを切ったあと、予定された可視時間に信号はなく、自動録音にはホワイトノイズのみが記録された。
 久しぶりに地上局を訪れる。狭い空間で、打ち上げ直後の生々しいファーストボイスの記憶がまだ色濃く残っているのが、物寂しさを呼ぶ。無線機のホワイトノイズを聞き続けると発症する、モールス信号が聞こえる幻聴に悩まされることもしばらくなさそうだった。
モニタのひとつに表示された軌道予測ソフトの画面上では、レーダー観測による更新が途絶え、魂を失った軌道要素が、まぼろしの軌道を巡り続けていた。

AR八木アンテナ http://blog.kemushicomputer.com/2011/06/droidsat.html