H3、みちびき7号機打ち上げへ――日本の測位自立を強くする

国家インフラを運ぶ夜明けの打ち上げ

JAXAはH3ロケット9号機で「みちびき7号機」を8月7日午前4時30分から6時の間に種子島から打ち上げる。予備期間は8月8〜31日と9月3〜30日。

当初は2月1日を予定していたが、2025年12月にみちびき5号機を搭載したH3 8号機が失敗し、JAXAと三菱重工は原因調査と後続機への影響評価を行った。9号機の日程復帰は二つの強靱性を問う。日本は戦略衛星を自国で安定して打ち上げられるか。そして他国の衛星群だけに依存せず位置を測れるか。

QZS-7は準天頂衛星システムQZSSを4機から7機体制へ拡張する一機。「みちびき」という名前は、道を示すインフラの役割をそのまま表す。

測位は「時刻」から始まる

測位衛星は自分の場所だけを放送するのではない。極めて正確な時刻と軌道情報を含む信号を送る。受信機は電波が届くまでの時間を測る。光速で進むため、時間差が距離になる。

三つの距離で三次元位置を定められるが、普通の受信機の時計は原子時計ほど正確ではない。4機目の信号があれば、緯度、経度、高さ、受信機時計の誤差を同時に解ける。さらに多い衛星は幾何、信頼性、異常検知を改善する。

だから測位・航法・時刻はPNTと一語で扱う。車の青い点を置く同じ時刻信号が、携帯網、電力網、金融取引、放送、データセンターを同期する。地図を開かない人にも測位障害は経済障害になる。

なぜ「準天頂」なのか

山が多く、都市が密集し、道路が狭い日本では、低い空の衛星が建物に隠れる。準天頂軌道は、衛星が長時間日本上空の高い位置、ほぼ天頂近くに見えるよう設計する。

地球の自転と同じ周期の地球同期軌道を傾け、楕円にすると、地上軌跡は8の字を描き、対象地域上空へ長く滞在する。複数機を位相配置すれば、一機から次へ高仰角の役割を引き継げる。

QZS-3は準天頂ではなく静止衛星。準天頂と静止位置を組み合わせ、日本とアジア・オセアニアを覆う。高仰角でもビル反射によるマルチパスは消えないが、直接見通せる可能性は上がる。

GPSを補完する日本の仕組み

初号機は2010年に打ち上げられた。日本は米国GPSの約30機をそのまま複製せず、GPSと互換信号を送り、日本上空で使える衛星数を増やす地域システムを作った。

互換性は強みだ。受信機はGPSとQZSSを一緒に使い、衛星配置と可用性を改善できる。QZSSは複数衛星測位の誤差を直す補強情報も放送する。

ただし「独立」という言葉には注意が要る。4機体制は主にGPS補完だった。7機体制は日本周辺で常時4機以上を利用し、QZSSだけの継続測位を可能にする設計だ。地域的自律性は高まるが、世界全域でGPSから独立するわけではない。

7機で何が変わるか

4機は三次元位置と時計誤差を解く数学的最小だが、最小配置は強くない。一機が建物に隠れ、故障し、悪い位置にいれば精度は落ちる。7機は余裕を作る。

打ち上げとサービス開始は同時ではない。QZS-7は所定軌道へ入り、太陽電池とアンテナを展開し、時計を同期し、試験を完了して運用宣言を受ける必要がある。7機体制サービス開始日は別途発表される。

測位値と補強情報

衛星測位の誤差は時計・軌道、電離圏・対流圏、受信機雑音、反射信号から生まれる。通常受信機の数メートル精度は道路案内に十分でも、建設機械制御や地殻変動には足りない。

QZSSは補強サービスを配信する。SLASはサブメータ級、CLASは国土地理院の電子基準点網などを使い、対応受信機へセンチメータ級補正を届ける。MADOCA関連サービスは広域の精密単独測位・マルチGNSS補強を行う。

センチメータ級とは、すべてのスマホが直ちに1センチ精度になる意味ではない。受信機、アンテナ、周囲、収束時間、地域、用途に依存する。精度はシステム全体の性質だ。

農機から震災対応まで

高精度PNTは自動農機、測量、建設、ドローン、自動運転、海事に使える。絶対精度より再現性が大切な場合もある。農機は同じ畝へ戻り、施工機械は設計高を守る必要がある。

地震、津波、台風、洪水、土砂災害の多い日本では防災が重要だ。QZSSには災害・危機情報を配信し、被災地から衛星経由で状況を報告するサービスがある。

測位衛星は光回線、携帯網、防災無線を置き換えない。地上設備が混雑・破損した時に独立した上空層を加える。

「独立」の安全保障上の意味

GPSは米国運用で、民間へ極めて安定したサービスを提供してきた。日米は同盟国であり、QZSS相互運用は同盟を強くする。測位自立をGPS拒否として描くべきではない。

強靱性とは単一障害点を避けること。信号は局地的妨害、偽信号、地形遮蔽、衛星・地上設備故障の影響を受ける。運用国の政策判断も別種のリスクだ。自国の地域能力は政府、経済、安全機能へ選択肢を与える。

日本は認可利用者向けの公共専用信号も運用し、妨害・なりすましへの耐性を高める。詳細が限定されるのは当然だが、民生利便と国家安全保障が同じ軌道インフラを異なる保証で使う原理は明確だ。

遠い電波の弱さ

測位信号は3万キロメートル以上先から極めて弱い電力で届く。近くの送信機で簡単に覆われる。ジャミングは利用不能にし、スプーフィングは偽信号で受信機へ誤位置・誤時刻を計算させる。

衛星数を増やしても電波物理は消えない。認証信号、妨害監視、慣性センサー、地上時刻、地図、レーダー、不可能な移動を見抜く手順が必要だ。重要設備は一つのセンサーを盲信してはいけない。

QZSSは配置、地域管理、専用サービスを加えるが、無敵の盾ではなく強靱PNTの一層である。

衛星以前の日本の航法

航法は長く天体観測、羅針盤、海図、陸標だった。近代日本は海運拡大とともに灯台、水路測量、無線航法を整備した。戦後はLoranなど地上電波測位が使われ、原子時計と衛星が時刻を変えた。

GPS民生利用が広がり、日本産業へ見えない依存が埋め込まれた。携帯基地局、証券取引、電力設備は位置を必要としなくても衛星時刻を利用する。

みちびきは次の歴史段階だ。共有世界インフラを捨てず、日本の地形、経済、危険へ合わせた国家層を加える。

自律には宇宙への輸送手段が要る

衛星を自国で打ち上げられなければ、国家衛星計画は別の依存を残す。H3はJAXAと三菱重工がH-IIA後継として開発し、構成柔軟化と低コスト化を狙う基幹ロケットだ。

2023年の初号機は第2段エンジンが着火せず失敗。2024年に飛行へ復帰し、2025年2月にはみちびき6号機を運んだ。2025年12月の8号機失敗が今回の9号機延期につながった。

戦略的自律は衛星群を発表するだけでは得られない。信頼できるロケット、衛星製造、地上管制、原子時計、受信機、サイバー防御、補充計画を積み重ねて得る。

難しい軌道投入

測位衛星は低軌道よりはるか高く飛ぶ。H3はQZS-7を遷移軌道へ送り、衛星が地球同期高度と担当位置へ到達できるようにする。ロケットが余分に与える1メートル毎秒は、衛星が軌道維持と寿命に使える燃料を守る。

分離後、太陽電池を展開し、通信を確立し、軌道を上げて円軌道化する。原子時計と航法機器を試験し、地上局が正確な軌道・時計誤差を測る。

打ち上げは華やかだが、コミッショニングが宇宙機を信頼できる物差しと時計へ変える。

地域システムは世界的潮流

米国GPS、欧州Galileo、ロシアGLONASS、中国BeiDouが世界規模を提供する。インドNavICと日本QZSSは静止・傾斜地球同期衛星で地域サービスを重視する。

マルチGNSS受信機は多くの衛星を見て比較できるため一般に強い。ただし周波数、座標系、時刻系、バイアス、完全性情報を正しく扱う複雑さも増す。

未来は一つの勝者ではなく、多数信号を選び相互確認する多層の空になる。

8月7日に見るもの

まず種子島の天候と最終準備。離昇後は第1段、分離、第2段着火、QZS-7放出を見る。調査後の9号機だけに推進系テレメトリーは特に注目される。

分離後は太陽電池展開、初交信、軌道上昇、航法機器試験を確認する。その後、内閣府のサービス開始宣言を待つ。打ち上げ日と7機体制開始日は同じではない。

みちびき7号機が働き始めても、多くの人は気づかない。地図が安定し、機械が線を正確にたどり、時刻設備に新しい供給源が増える。見えないことがインフラの成功であり、日本がそのインフラをより自ら制御したい理由である。