NASA's Artemis II moon launch tore a hole in Earth's upper atmosphere so huge it disrupted GPS signals

2026年4月に打ち上げられたNASAのアルテミスII計画で、ロケットの上昇に伴い地球の電離圏に大きな乱れが生じ、GPS測位に数メートル相当の一時的な誤差を招いた可能性があるという研究が報告された。米国の科学機関が地殻変動の監視に使う固定型GPS受信点のデータを、台湾の国立成功大学の研究チームが分析したもので、現時点では査読前のプレプリント段階にある。研究チームによると、この乱れはこれまでのどのロケット打ち上げによるものよりも大きく、スペースXのスターシップの試験打ち上げ時の観測と比べると最大で10倍の強さだったという。

研究チームは、GPS信号が衛星から地上へ届くまでの時間の変化を測定し、電離圏の自由電子の濃度がどう変化したかを再現した。電離圏は高度約50キロメートル以上にある電気を帯びた大気層で、自由電子の濃度が変わると信号の到達時間がずれ、測位結果に狂いが生じる。太陽嵐も同様の影響を与えるが、その影響は数日に及ぶこともある。一方、ロケットの場合は超音速飛行によって生じる衝撃波が電離圏に穴を開けるように作用し、その影響は太陽嵐に比べて短時間だという。今回は2つの穴が観測された。1つはSLSロケットのコアステージによるもので、もう1つは上段の2回の噴射によるものだ。特に上段の噴射は高度約185キロメートルの電離圏内で行われ、コアステージの推力の大きさにもかかわらず、観測された乱れはこちらの方が顕著だった。この噴射は打ち上げから1時間以上経った後に行われ、オリオン宇宙船を地球の重力圏から脱出させて月へ向かわせた。

この研究が示した重要な点は、地上から宇宙へ向かう打ち上げと、惑星間軌道に入るための軌道操作とで、電離圏への影響の性質が異なることだ。研究者は、惑星間ミッションの軌道操作によってこの種の効果が生じるのを確認したのは今回が初めてだと述べている。月や火星へのミッションが増えれば、宇宙天気の影響はより重要になるという指摘は、宇宙開発が拡大する局面で衛星測位の信頼性をどう確保するかという課題を浮き彫りにする。GPS衛星は高度約2万キロメートルを周回しており、その信号は必ず電離圏を通過する。研究者は、数メートルの誤差が自動運転車の車線変更の判断に影響しうると指摘しており、この問題は宇宙分野にとどまらず、地上の測位利用全般に波及しうるものである。

製造業の視点では、測位の安定性が求められる部品や装置にとって、この知見は設計条件の見直しにつながる可能性がある。GNSS受信機やアンテナ、慣性センサーとの組み合わせによる測位の補完、時刻同期に関わる電子部品などについて、電離圏の乱れを前提とした性能要求が今後強まることも考えられる。もっとも、今回の研究はプレプリント段階であり、誤差の大きさや持続時間を一般化するにはさらなる検証が必要だ。日本の部品サプライヤーにとっては、宇宙用途に加えて自動運転やドローン向けの測位部品という地上側の需要も視野に入れつつ、研究の査読後の結果を追うことが実務上の要点になるだろう。

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