ボンドの現在位置を偵察衛星で察知して赤外線センサーで建物越しにリアルタイム映像で確認するというもの。「007!」叫んでフィナーレです。疑問この2つの映画のシーンを観て普通疑問に思うのが人工衛星は固定できるのか鮮明な解像度で見ることができるのかサーモグラフィーで見られるのか人工衛星から映像を見ることはできるのかといったところでしょうか。フィクション映画は割り切ってみないと悩むだけです。他にも人工衛星が出てくる映画『バトルシップ』なんて冒頭でランドサット7号が地球外生命体の電波をキャッチするのですから(ランドサットは地球観測衛星で地球外の電波を受信できる機能はない)。そんな突飛押しもない空想はともかく、私は少し現実的なところに疑問を抱きました。人工衛星は同一地点をどれくらいの長さ観測できるのか?静止画なら一瞬の撮影で終わるのですが、映像となると長い時間見続けられなければなりません。そんなことが現実的にできるのか疑問に思ったのです。順に確認していきましょう。Q:人工衛星は固定できるのか?以前ある人と準天頂衛星の話になった際、「そもそも日本の上空に衛星を静止させれば良いのではないか?」と質問されたことがあるのですが、そのときは「それができたら偵察衛星で困ることはないだろう。」と心の中で思うと同時に、誰もが人工衛星軌道の原理を知っている訳ではないということを改めて理解しました。今回のお話の前提についても少し触れておきます。あたりを飛んでいるのですが、実際には飛んでいるのではなく落ちている(自由落下している)のです。あまりにも速い速度で進んでいるので、落ちた先も上空にあたり、永遠に落ち続けることとなって結果として飛んでいるように見えるのです。「静止衛星」というのかこれは地球上から見て常に同じ場所に居続ける、つまり静止しているように見えるからです。ここだと人工衛星の公転周期(地球を一周する時間)が、地球の自転周期と同じ約24時間となるため、地上から見ると常に同じ場所に止まっているように見えるのです。人工衛星を赤道上空以外の場所で地球上から見て静止させるには、スラスターを噴射するなどして重力にあらがう運動をさせる必要があります。なくても人工衛星は薄い大気の影響などでそのままにしておくと速度が落ちて高度が下がります。衛星の種類によってはたまにスラスターを噴射して速度を上げ、下がった高度を元に戻したりしています。意図的に逆噴射して高度を下げ、地表に近づいて撮影し、そして高度を上げるというものがあります。そのためにかなりの燃料を搭載している人工衛星があります。逆にスラスターなど搭載していない簡易な衛星をたくさん打ち上げて落下したらそれまで、という運用をしているものもあります。特殊なケースとして、常に日本の上空に衛星をとどめておくことは不可能だけど、少しでも日本の上空に長くとどまっているように見せるため、準天頂衛星のような特殊な軌道をもっているものもあります。」と言っているので周回衛星にスラスターが搭載されていて逆噴射とかかけているのでしょう(適当)。A:人工衛星は固定できません。Q:鮮明な解像度で見ることができるのか?ということで、人工衛星は赤道上空を除いて常に同じ場所から見下ろすことは不可能ということが分かりました。あたりの高度をとっています。程度ですが、きれいに見るには地球に近寄るしかないのです。これは飛行場があるかどうかかろうじて分かる程度で人物はおろか車両も分かりません。日本は中緯度にあるのでかなり傾斜した角度からしか見ることができません。とてつもなく大きいミラーを搭載すれば静止軌道から高解像の画像が得られるかもしれませんが、商用衛星ではまだ聞いたことがないです。静止衛星では無理でしょうし、周回衛星も商用衛星では無理です。軍事衛星のことは分かりません。Q:サーモグラフィーで見られるのか人工衛星には種類によってさまざまなセンサーが搭載されており、熱赤外センサー搭載のものもあります。気象衛星ひまわりにも搭載されています。これを使えば地表の温度を測ることは可能です。可能ですが、映像でリアルタイムに計測できるセンサーを搭載している衛星があるのかどうかは分かりません。人の形状を認識できるまでの高解像度センサーもあるのか不明です。A:少なくとも静止画像で、ある程度の解像度ならば見ることができる衛星があります。Q:人工衛星から映像を見ることはできるのか?映画ではいずれも人工衛星からリアルタイムに映像を確認するというものですが、2000年前後では少なくとも商用衛星では動画撮影できるものはありませんでした。映画の世界だった訳ですが、2010年代になって商用ベースでも動画撮影が可能なものが打ち上がっています。今月初旬にネットのニュースでこんな記事がありました。pockets中国初の民間宇宙企業「OneSpace」のロケット打ち上げを中国の衛星が完璧に捉えた...https://gigazine.net/news/20180911-jilin-1-catch-onespace-rocket/中国の民間宇宙開発企業のOneSpaceが、2018年9月7日にロケット「OS-X1」の打ち上げに成功しました。鮮明なムービーとしてとらえることに成功。Video)が動画でロケットの打ち上げを撮影しています。いう動画が撮影できる衛星が数年前にニュースとなりました。A:当時は無理だったかもしれないが、実現化されつつある。軍事衛星のことは分かりません。Q:人工衛星は同一地点をどれくらいの長さ観測できるのか?これが今回のテーマです。3倍の性能があるとかないとか言われていますが、これまでの質問はすべて実現できると言われても不思議ではありません。軌道でどれくらいの時間観測できるのかを考えてみます。具体的にどれくらいの時間なのか求めたくなったので、久しぶりに数学と格闘しました。本来地球は凸凹していますし、地図の世界では地球は回転楕円体として扱うのですが、今回は計算を簡単にするため地球を球と仮定します。人工衛星の軌道にはさまざまな高度がありますが、以下の条件とします。mとする周回衛星の周期(地球を一周するのにかかる時間)は、高度で決まります。静止衛星の約24時間(23時間56分4.1秒)に対して周回衛星は結構早いスピードで回っているのです。なると定点観測できる時間も短いことが予想できます。角度を求めることができれば、360度に対する割合を求めることで、人工衛星が観測点をどれくらい見続けられるかが分かります。結果このようになりました。ダウンロードしてください。11分程度見えるということになりますが、角度が水平(90度)だと真横なので見下ろすことはできませんし、山の影に隠れて見えない場合もあります。+-30~45度くらいです。この計算だとは観測点を点として捉えた場合となります。人工衛星には観測幅(Swath・刈幅)と呼ばれる撮像可能な範囲があります。13.1km(直下視の時)の値で考えます。WorldViewのような光学衛星は一般的にラインセンサーが搭載されており、観測幅は軌道に対して垂直の幅を指します。軌道方向は衛星自身の進行によって撮影されるため、デジタルカメラのような二次元の光学センサーとは原理が異なります。動画衛星がラインセンサーだとは考えにくいので、センサーは軌道方向にも観測幅があると仮定して計算しました。人工衛星が観測点を観測できる時間(A)に加算してもたかがしれています。1~2分程度カップラーメンができあがるのを待っていたら見えなくなってしまいます。3秒で通り過ぎていくことが分かります。人工衛星の軌道の中心が観測点と異なるためです。表は人工衛星から観測点を見た場合の時間です。観測点から人工衛星を見る場合は、人工衛星に太陽の光が反射する必要があるので、太陽の光が地球に遮られると途中で見えなくなってしまいます。見ていて空の中で消えるのはこのためです。本来は地表も人工衛星軌道も球なので、人工衛星と観測点とに角度がある場合は地表の観測幅は広がることになりますが、今回は無視しました。距離(L)が長くなると解像度も落ちるのですがその辺は無限に超高解像度な映像が撮れるものとしました(フィクションなので)。上記の表を作成するための計算式です。興味がない方は読み飛ばしてください。ここに書いた式は自分が理解できるレベルに落として順番に展開しています。:天頂と観測点と人工衛星を結ぶ角度L:観測点と人工衛星の距離r:観測点と地球の中心と人工衛星を結ぶ角度はじめに人工衛星の周期を計算します。