中国は史上初となる衛星への軌道上燃料補給を試みた

中国の衛星2基が地球から2万マイル以上の高度で相互にランデブーした。アナリストらは、これは軌道上での燃料補給の初の高高度試みだとみている。

中国の「実況21号」と「実況25号」（略称SJ-21、SJ-25）は、先週のある時点で静止軌道上でドッキングした可能性が高い。これは、複数の民間衛星追跡者がオープンソース画像を用いて、2つの衛星が接近し、その後、単一の物体として区別がつかなくなる様子を捉えた結論である。

中国当局は最近、この2つの衛星の目的について公表していないが、以前の声明でその任務について少し言及している。

1月に打ち上げられたSJ-25は、「衛星燃料補給および寿命延長サービス技術の検証」を目的として設計されていると、衛星開発を請け負った中国国有企業である上海航行技術研究院は述べている。SJ-21は2021年に打ち上げられ、静止軌道上で運用停止となった中国の北斗測位衛星とドッキングし、その後、廃棄のため高高度まで曳航した後、静止軌道に戻った。中国当局はこの実証実験を「宇宙ゴミ軽減」技術の試験と表現した。

見た目以上のもの

これらの技術は民生用と軍事用の両面性を持つ。例えば、静止軌道上でのドッキングは、中国が他国の衛星に接近し、捕捉・無力化する能力の出現を予兆する可能性がある。一方、米国宇宙軍は、燃料供給の限界によってしばしば制限される軍事衛星の寿命を延ばす方法を模索しており、軌道上燃料補給に関心を示している。

宇宙軍はこの構想を「ダイナミック・スペース・オペレーション」と呼ぶことがあります。一部の軍指導者は宇宙での燃料補給の成果に依然として懐疑的ですが、宇宙軍はアストロスケールと合意し、早ければ来年にも軌道上で米軍資産への初の燃料補給を実施する予定です。

中国は米国宇宙軍に先んじて行動に出ようとしているようだ。先週、2機の衛星がドッキングしたとみられることから、SJ-21がSJ-25の燃料補給デモンストレーションのターゲットであることが示唆され、米国当局も注視している。宇宙軍の査察衛星2機（略称GSSAP）がSJ-21とSJ-25の近くに接近し、より詳細な観測を行った。

退役宇宙軍中将ジョン・ショー氏は、ダイナミックな宇宙作戦の熱心な支持者です。そのため、彼はSJ-21とSJ-25の今後に関心を寄せています。ショー氏は2023年に退役するまで、米宇宙軍の副司令官を務めていました。この役職で、ショー氏は静止軌道を周回するGSSAP衛星の運用をある程度監督していました。

「動的宇宙作戦の背後にある理論は、宇宙軍が戦闘員として望んでいたすべての活動をGSSAPで実施できないという、ある種の作戦上のフラストレーションから生まれたものです。その主な原因は、燃料の入手可能性と衛星の寿命の予測が固定されていることでした」とショー氏はArsに語った。

中国を中心とする他国が軌道上での秘密活動を強化するにつれ、軍当局はGSSAP衛星への要求をさらに強めている。

「数年前までは作戦上の動機に基づいていましたが、今では当時よりもはるかに広範な形で現れています。特に潜在的な敵対勢力の活動に直面しているのです」とショー氏は述べた。「だからこそ、私はより自信を持って、より熱心に取り組んでいるのです」

静止軌道は、軍事衛星や商用衛星の搭載に人気の高い軌道です。高度約35,786キロメートル（22,236マイル）では、衛星の軌道速度が地球の自転速度と完全に一致するため、宇宙船は24時間、地球の同じ領域を常に観測できます。これは、軍隊に安全な戦略通信やミサイル攻撃の早期警戒を提供する衛星にとって有用です。

現在、静止軌道は、他の衛星を調査、あるいは潜在的に攻撃するための新しいタイプの宇宙船の実験場になりつつあります。地上配備型の対衛星ミサイルは、高高度軌道上の標的への攻撃にはそれほど有効ではありません。敵の衛星を攻撃するのであれば、既に宇宙空間に存在する兵器プラットフォームを使用し、標的を爆破したり危険な宇宙ゴミの雲を発生させたりすることなく、標的に接近して攻撃する方が合理的であるという意見が一致しています。

監視を続ける

米軍のGSSAP衛星は2014年に打ち上げが開始されました。静止軌道を周回して物体に接近し、より詳細な調査を行うのに十分な燃料を搭載していますが、その性能には限界があります。これまでに6基のGSSAP衛星が打ち上げられていますが、宇宙軍は2023年に1基を退役させました。一方、中国の衛星運用事業者は、監視者たちの動向を注視しています。

「GSSAPが安全かつ責任を持って中国の航空機に接近し、その航空機が素早く機動して離脱するのを目撃しました」とショー氏は述べた。「我々はGSSAPを飛行船のように飛行させ、比較的低速でエネルギー伝達を最小限に抑えた進入を行う傾向があります。中国側は我々がそうしていることを知っているので、今日ではそのような接近を避けるために機動して離脱するのは比較的容易です。」

「もし明日、彼らが自由に燃料補給でき、より動的に作戦できるようになれば、そうした作戦行動の限界費用はさらに低くなり、GSSAPにとっての課題はさらに大きくなる」とショー氏は語った。

中国は2016年、宇宙にある別の物体をつかむことができるロボットアームを搭載した衛星を静止軌道に打ち上げ、さらに4年前には「宇宙デブリ軽減」ミッションでSJ-21号を軌道に乗せた。

ノースロップ・グラマンは2019年と2020年に2機の衛星を打ち上げ、静止軌道上で初のドッキングを達成しました。同社がミッション・エクステンション・ビークル（MEV）と呼ぶこの衛星は、燃料が不足していた老朽化した商用通信衛星2機を制御下に置き、新たな地点に移動させることで、さらに数年間の運用継続を可能にしました。このような技術が商業目的にも軍事目的にも活用できることは容易に想像できます。

しかし、これらのミッション延長機は、衛星間で液体を移送する機能を備えていない。中国はSJ-21とSJ-25でまさにその対策を講じており、おそらくヒドラジンと四酸化窒素の推進剤が使用されるだろう。これらの推進剤は、衛星同士が接触すると燃焼するため、ほとんどの衛星で使用されている。

米宇宙軍の統合商業運用部門は、軍の機密データソースを強化するために非機密衛星監視データを収集しており、SJ-21とSJ-25の衛星は7月2日に「合体」し、それ以来ずっと一緒にいると推定している。s2aシステムズが公開した以下の動画は、6月30日にSJ-25がSJ-21に接近する様子を捉えている。

非機密データは、2つの衛星が実際にドッキングしたことを裏付けるものではないが、おそらくそうだったと考えられる。2つの衛星は6月13日と30日に接近、つまり合体したが、数時間以内に再び分離した。これは、ドッキングの練習、失敗、あるいは付近に停泊していた米軍のGSSAP衛星の監視を避けるための急な操作だった可能性がある。

現在、SJ-21とSJ-25は5日以上も一緒に飛行していますが、地上の望遠鏡からは目立った変化は見られません。赤道上空数千マイルの高度では、2つの衛星は地球の周囲に設置された望遠鏡のファインダーに点として映るだけです。

私たちが知らないこと

COMSPOCはペンシルベニア州に拠点を置く企業で、商用衛星追跡センサーからデータを収集・処理しています。COMSPOCは、光学望遠鏡による画像とレーダー追跡、そしてパッシブ無線周波数（RF）データを融合し、無線信号を用いて宇宙空間の衛星までの正確な距離を測定することで、宇宙船の位置を可能な限り正確に推定します。

「ほとんどの望遠鏡は1キロメートルか500メートルくらいの距離にあるので、そこまで近づくとどこかで焦点が合わなくなるでしょう」と、COMSPOCの創設者兼CEOであるポール・グラツィアーニ氏はArs誌のインタビューで述べた。「どんなに高性能な望遠鏡でも、100メートル以内に近づくのは難しいでしょう。望遠鏡にとって、それは無理な話のように思えます」

そのため、レーダーと RF データを組み合わせると役立ちます。

「これらすべてを合わせると、スコープの1キロメートル（の精度）をはるかに上回る精度が得られます」と、COMSPOCの運用責任者であるジョー・カラロ氏は述べた。「RFは、その塊の一部が動いていて、他の部分が動いていないかどうかを教えてくれます。たとえそれらがすべて1ピクセルになったとしても、それについて何かを知ることができます。」

それでも、中国や米国の当局者がより明確な声明を出さない限り、COMSPOCのような企業の結論にはある程度の不確実性がある。

「政府とは協力していません」と、カラロ氏は先週のドッキング疑惑が浮上する前にアルス通信に語った。「私たちはこの件について何も解決していません。私のチームには、何が起こっているのか断言しないという責任があります。私たちのソフトウェアが解決策として提示するものだけを伝えます。『これが要素です。これが映像です』と言うことはできますが、それが何を意味し、何をしているのかについては断言しません」

「ドッキングしたとは言いません。言われなければ、私にはわかりませんから」とカラロ氏は言った。「ですから、これだけの時間、一緒にいたと言い、ミッションは実行された可能性があると伝え、その後、分離して2つになり、何らかの速度で分離したと伝えます。」

SJ-21の過去2年間の行動は、中国の北斗衛星を捕捉し別の軌道に移動させるために大規模な推進操作を行った後、燃料が空になったことを示唆していた。

カラロ氏は空軍統合宇宙作戦センターで戦術家を務めた後、エアロスペース・コーポレーションに入社し、その後COMSPOCの運用責任者に就任した。SJ-21は純粋に宇宙ゴミの回収実験だったという中国の主張を彼は信じていない。

「私は全くそうは考えていません」とカラロ氏は言った。「脱出と帰還に必要なすべての機動を計算できるという事実、そしてその後、おそらく燃料不足のため、数年間ほとんど動かなかったという事実は、SJ-21の任務にはそれ以上の何かがあるという考えを裏付けています。今、SJ-25が宇宙に飛び立ち、燃料タンクの役割を担い、SJ-21と完全に連携しているのを目撃しています。これは、SJ-21がゴミ除去というよりも、対宇宙能力に重点が置かれていることを示しています。しかし、彼らはそう言っているのです。」

中国がSJ-25によるSJ-21への燃料補給について公式発表しない限り、観測者は衛星が分離するまで、整備デモが成功したかどうかを確実に知ることはできない。その後、米国当局者と独立系アナリストは、SJ-21が何らかの大きな動きをするかどうかを注視するだろう。もし動きがあれば、中国当局が次に打ち上げるミッションに備えて、衛星の燃料タンクが満タンになっていることが示唆されるかもしれない。

このストーリーはもともと Ars Technica に掲載されました。