(恒星間測位システム)について、説明する。この作品、1998年に書かれたものだが、IPSについての当時の検討を何処にも発表も公開もしていないので、あらためてここに記する。目的は、「鮭の卵」のような小さな恒星間探査機のナビゲーションのための位置決定である。そのため、まず電波の往復時間を測って距離を求めることはできない。小説「沈黙のフライバイ」の設定のように10光年離れた場合、往復で20年もかかってはナビゲーションに使えないからだ。ように一方通行の電波のみを使って、位置を求める必要がある。受信側は「鮭の卵」のようにリソースが限られる。従って、可能な限り受信側をシンプルに作れるような仕組みが必要だ。「鮭の卵」は恒星間探査船だが、エネルギー源は太陽電池のみで、目的地の恒星に近付いて始めて電源が入る。その間は電源が切れた状態なので、時計を動作させ続けることはできない。正確な時刻を知らない状態から、始めなければならない。図1のように、2つの惑星に、それぞれ2つ、合計4つの衛星から構成される。(図1は、小説「沈黙のフライバイ」の設定に合わせて、恒星レッド・ドワーフと惑星トーリンとドワーリンにしている。)図2に、惑星の公転軌道面への投影図を示す。図2には、レッド・ドワーフと惑星公転面に垂直な軌道を持つ2つの衛星は省略している。図2左上のトーリンを回る衛星から「鮭の卵」に行く電波に注目して欲しい。位置によって、ドップラーシフトが起きていることが判るだろう。衛星が近付いてくる時は周波数が高く、離れている時は周波数が低い。ドップラーシフトの時間変動率に注目すると、周波数が中間の時(図2の赤い矢印で示した場所)が、最も激しい。位置が判れば、トーリンから、その方向の先に「鮭の卵」が居る。正確に言うなら、ドップラーシフトが変化する時の速度ベクトルに対して垂直な面内に「鮭の卵」が居ることになる。(小説の中では、ドップラーシフトが最大になる時の接線方向と書いてあるが、実際はドップラーシフトの変化率の方が正確に測定できるので、こちらを用いる)実は、この方法は、「のぞみ」や「はやぶさ」などの惑星間探査機の位置決定の時に用いる方法の応用だ。惑星間探査機の場合、臼田のアンテナから出る電波が探査機を往復したドップラーシフトを用いる。臼田のアンテナは衛星軌道を周回してはいないから、地球の自転を利用している。現在の技術として、この方法で、百万分の1ラジアンと言う高い精度で、角度を測定できる。「鮭の卵」は、トーリンとドワーリンからの角度が判るので、三角測量の応用で、距離が判る。角度情報と合わせて三次元的な位置を決定することができる。3つの衛星があれば、三次元的な位置の決定が可能である。これは受信側すなわち「鮭の卵」が極めて安定性の高い時計を持って居た場合の話である。実際には、安定性の高い時計を持つことはできない。そこで、一つ多い4つ衛星の信号を用いることで、正確な時計が無くても、位置を計算することができる。実際に、どの位の精度で衛星の位置を決定できるか、計算してみた。45億キロメートルとする。?良い精度だと思うだろうか?悪いと思うだろうか?実は私は「意外と良いなあ」と思った。未来の技術と考えれば、2〜4桁位精度が向上しても、おかしくは無い。0.022光年(2200億キロメートル)、横方向の誤差が100万キロメートルになる。0.00022光年(22億キロメートル、15AU)、横方向の誤差が1万キロメートルになる。何処まで行っても誤差は残るので、目的地の恒星自体を使った天測による補正は必要だろう。ここまでは、約十年前に考えた事である。バリエーションも星の数ほどありそうな気がしてきた。間の距離があるほど精度が良くなるから、もっと距離を離す工夫は必要だろう。「鮭の卵」は、後日談がある。その後の検討の結果、光速の15%と言う超高速に加速するのに、レーザー光が使用できる可能性があることが判った。笹本祐一氏のSF小説「星のパイロット4」『ブルー・プラネット』のラストシーンで、マリオとスウの二人がラグランジュ2で見送っているのが、レーザー光で加速するバージョンの「鮭の卵」である。注意ブログのコンテンツの内、「告知」など時期よって情報価値が無くなるのは除いてある。コンテンツに付いたコメントは書き込み者に著作権があるものと判断し、ここに持ってきていないので、コメントを見るときは、元々のブログコンテンツを参照してもらいたい。その他、ブログ発表後、コメントなどの内容を反映するなど、内容を変更しているものもあるので、注意してほしい。