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偵察衛星(ていさつえいせい)は、光学機器や電波などを用いて地表を観察し地上へ知らせる軍事目的の人工衛星である。「スパイ衛星」とも言う。

◆ 概要

比較的攻撃を受けにくい宇宙空間より地上・海上を見下ろして敵部隊や基地・他の戦略目標の動きや活動状況・位置を画像情報として入手し、主に戦略計画に役立てる、軍事目的のため作られた無人の人工衛星である。近年では米軍が戦術用途での偵察衛星の利用を計画している。

偵察衛星は米ソ冷戦下の1959年に、アイゼンハワー政権下の米国によりまず光学偵察衛星「コロナ」(Corona)として打ち上げられた。その後、各国から多くの性能向上型衛星が打ち上げられ、現在も多数が運用されている。また電波を使用したレーダー偵察衛星やその性能・機能向上型の合成開口レーダー(SAR、Synthetic Aperture Radar)偵察衛星の登場で夜間や雲に関係なく宇宙から地上の画像データを入手可能としている。赤外線を含む光学型とSAR型のそれぞれの偵察衛星は、現在多くの先進国と呼ばれる国々で打ち上げられ運用されているが、軍事機密の為に詳しい情報は不明なことが多い。

戦術用途での偵察衛星の利用とは、小さな単位の戦闘部隊が斥候隊を出す代わりに偵察衛星の画像データをほぼリアルタイムに入手して、個々の戦闘現場での作戦立案に使用する計画(グローバル・インフォメーション・グリッド計画、GIG)のことである。この計画にロッキード・マーチン、ボーイング、マイクロソフトなどの米国を代表する企業群が共同企業体を設立している。この計画では偵察衛星の撮影情報を、米軍司令部だけでなく前線基地や戦闘機、戦車、そして前線の兵士の一人ひとりにまで専用端末でリアルタイムに届けるというものである。

日本は情報収集衛星 (IGS) として、2003年3月に打ち上げを開始した。2007年9月現在運用中の衛星は、(公称の)解像度1m級の光学衛星2機と合成開口レーダ衛星2機の計4機である。2003年11月に光学衛星1機と合成開口レーダ衛星1機を同時に打ち上げたが、H-IIAロケット6号機の故障により失敗した。2007年2月24日、H-IIAロケット12号機により2機目のレーダ衛星の打ち上げに成功し念願の4機体制になった

◆軌道と寿命

偵察衛星は、天頂軌道や準天頂軌道の非常な低軌道をとる。このため、毎日1回から数回決まった時間に決まった場所の上空に現れる。他の衛星と比べてもかなり地上に近い低軌道を飛ぶためにその空間の真空度は低くごく薄い大気の層が存在するため、時間とともに速度をそがれてより低軌道へと落ちてくる。そのため時々、小型ロケットの噴射によって軌道を修正してやる必要がある。軌道修正が不能になった場合、大気圏に落下する可能性があるために、この軌道修正用燃料の残量が偵察衛星の寿命を決めると云われている。また地上の撮影対象物の拡大映像を接近して撮る為に必要に応じて軌道を下げることがあるといわれている。この軌道修正のためにさらに衛星搭載燃料が消費され衛星の寿命が縮む。

◆ 性能

偵察衛星の性能は、撮影された地上情報の解像度とその撮影の頻度や時間的任意性で計られる。

黎明期の光学偵察衛星の解像度は10メートル前後であったが、現在では30cm以下といわれている。偵察衛星の解像度は衛星の搭載する光学機器等の性能とともに撮影高度も重要である。

たとえば、米の運用する代表的な偵察衛星のKH(キーホール)衛星シリーズの最新型では総重量20トン以上もの巨体を、必要に応じて500km-600kmの通常の軌道高度から150kmまで降りてきて撮影を行なう事で、解像度10cm以下という世界最高レベルの解像度まで引き上げることも可能とされている。

光学分解能や解像度を「識別できる物体の大きさ」と誤解されている場合があるが、分解能や解像度は単に最小の画素サイズのことである。ノイズレベルが高ければ、たとえ高分解能・高解像度であってもそのノイズ分の情報量が失われているので、多くの場合は分解能や解像度の中にノイズが十分低いという前提が含まれている。

識別は地上の偵察情報解析チームが行うので、訓練や経験によって解析・識別の能力が高いチームのいる国では、それだけ識別能力が高くなる。つまり、地上での解析チームの能力が向上すれば宇宙空間の衛星が変わらなくても、より価値の高い情報が得られる。反対に、地上チームが能力不足なら見落とされる部分が多くなり、衛星が世界最高性能でも得られる情報価値は低下する。たとえば日本はこの解析チームを

立ち上げたばかりであるので、たとえ高い解像度の衛星を保有しても長い歴史を持つ米アメリカ国家地球空間情報局(National Geospatial-Intelligence Agency、NGA)のレベルに追いつくにはまだ時間がかかる。

合成開口レーダー(SAR)偵察衛星の代表例、米国のラクロス(Lacrosse)の解像度は、当初の1.5-3mから現在は1m以下とされる。

◆その他

初期の偵察衛星は宇宙空間で撮影したフィルムをパラシュートで地上に投下・回収する方式であった。空中で航空機により引っ掛けて回収する方式もあった。現在ではCCDやMOSの半導体撮像素子によってデジタルデータとして撮影され、通常は暗号変換した後、電波信号により地上局へ送信している。

合成開口レーダー(SAR)による撮影では、雨天や雪、霧による減衰は比較的少ないので都合がいいが、解像度は光学式より劣る。光学式撮影も可視光線だけだと昼間の雲がさえぎらない時しか撮影出来ないので、赤外線を使用している。

ラクロスの開発費は100億ドル、一機あたりの製造コストは10億ドルと見られている。

米国は光学衛星と合成開口レーダー衛星の他に、海洋監視衛星、電子・通信情報収集衛星、早期警戒衛星、国防気象衛星などを保有しており、多くの米国内の情報機関がそれらの利用に複雑に関与している。

KH衛星の接近撮影のための変則的楕円周回への軌道変更は、通常4-5年の衛星寿命を2年程度に縮めると云われている。

2007年9月現在、米国の偵察衛星を運用及び開発を担当しているのは国防総省に属する国家偵察局であり、分析は国家地球空間情報局(National Geospatial-Intelligence Agency、NGA)が行っている。2004年までは国家画像地図局(National Imagery and Mapping Agency、NIMA)と呼ばれていた。

◆ 出典

・ 誕生国産スパイ衛星 春原剛 日本経済新聞社 ISBN 4-532-16514-8 P.54付近

◆ 関連項目

・ 人工衛星

・ 軍事衛星

・ 情報収集衛星 日本の偵察衛星

・ 情報機関

・ アメリカ国家地球空間情報局 (NGA)

・ アメリカ国家偵察局(NRO)

・ Corona (ディスカバラー計画の衛星)

・ KH-13

・ 低軌道

・ 合成開口レーダー

・ 補償光学

・ 偵察機

・ U-2 (航空機)

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