NASA rocket takes first multi-point look inside radio-disrupting clouds

NASAのロケットがスポラディック E層を5地点から同時に計測することに初めて成功した。2022年8月にバージニア州から打ち上げられた観測ロケット「SpEED デモン」は、放出可能なプローブを使用して高高度の電波乱層を立体的に観測し、これまで見えなかった内部構造を明らかにした。

スポラディック E層は、流星が大気圏で焼け落ちるときに生じた金属粉（鉄やマグネシウム）が電離圏で密集してできた層である。高度約100キロメートルという位置にあるため、気象観測気球では到達できず、衛星からも観測しにくい。この層は電波を鏡のように反射させるため、長距離通信や航空管制用の電波が予期しない方向に反射し、GPS精度の低下や通信の一時的な不安定化をもたらしている。従来の観測は単一のロケットが通る直線的な経路に限定され、層の全体像は把握できなかった。今回、4つのドロップソンデを同時放出する手法により、研究者は「壁のすき間から見える狭い情報」から「複数の視点による立体的な理解」へと測定方法を飛躍させた。

得られたデータは、スポラディック E層の想定外の複雑さを示した。従来は滑らかで均一な金属粉のシート状構造だと考えられていたが、実際には周囲の中性大気の乱流の影響で、まるでシナモンロールのような複雑に折り重なった構造を持っていた。さらに、ケルビン・ヘルムホルツ波浪と呼ばれる、通常の雲に見られるような波状の不安定性が作用している可能性がある。こうした観測から、スポラディック E層の形成メカニズムの理解が大きく前進し、科学者は従来の「予測不可能な現象」から「季節性のある現象」へと理解を更新しつつある。

衛星通信、GPS、航空管制、海上無線といった長距離通信システムは、スポラディック E層による信号反射の影響を長年受けてきた。GPS信号の誤差は電離圏のプラズマが主原因だが、スポラディック E層はこの誤差を増幅させる要因として作用している。多地点同時計測という新しい測定手法により、こうした悪影響の予測精度が向上する可能性がある。

日本の部品・装置メーカーにとって、この研究の進展は直結する課題である。衛星通信機器、GPS受信機、航空無線機といった製品を製造・供給する企業にとって、通信の信頼性向上は市場における競争力そのものである。スポラディック E層の理解が深まれば、より耐性の高い機器設計が可能になり、日本の製造業が提供する部品・システムの品質向上に直結する可能性がある。同時に、この多地点計測ロケット技術自体も、サウンディングロケット開発やセンサー技術を扱う企業にとって新しい測定手法として参考になり得る。

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