奇妙なデータが天気と海賊船を追跡する

2019年1月11日午前8時

気象予報士は、さまざまな放送から大気の状態を推測する「電波掩蔽」と呼ばれる技術を近いうちに使用するかもしれない。

類人猿の群れは賢さ、フェレットの群れはビジネス、小型衛星の群れは星座と呼ばれます。そして、Spireは小型衛星の星座を擁する、ある賢い企業の名前です。同社の衛星は60基以上が軌道上にあり、気象情報だけでなく、船舶や航空交通の動向も収集しています。

コロラド州ボルダーにあるスパイア社のオフィスでは、会議室のコンピューターが宇宙から衛星の情報をスクリーンに送信している。

これらの衛星は、皆さんが慣れ親しんでいる惑星観測衛星とは違います。リモートセンシング（衛星を使って地球の情報を収集する）の世界では、長年、画像が主流でした。しかし、Spire社の小型衛星が撮るのはきれいな写真ではありません。船舶、航空機、その他の衛星からの電波を利用し、明日の天気予報や海賊船の動向など、地球のさまざまな状況を推測します。このような小型衛星を使って、目に見えない新しい方法で地球を観測することは、今後10年間で重要性（と価値）が増すと見込まれています。予報の精度向上、海運業界の効率化、目に見えない電磁気情報の収集などに役立てられるでしょう。画像の価値は常に高まるでしょうが、これらの衛星は、地球には目に見える以上のものがあることを示しています。今、地球の住人、予報官、鉱夫、実験飛行士までもが、この膨大なデータから何ができるのかを解明しようと取り組んでいます。

現在の気象状況と将来の予測を正しく把握するのは難しい。小さな変化、あるいは小さな誤差や不確実性が、大きく異なる結果につながる可能性がある。「バタフライ効果は確かに存在します」と、スパイアの「ブランド」責任者であるニック・アラン氏は言う。地形さえも変化をもたらす。「もしフラットアイアンズの一つが削り取られたら」と彼はボルダーに突き出た傾斜した岩盤を指して言う。「天気は変わるでしょう」

Spire社の小型衛星は、地球全体からより多くのデータポイントを収集し、米国だけに焦点を絞った天気予報だけでなく、地球全体の天気予報を作成することを目指しています。しかし、その方法は少々変わっています。同社の軌道センサーは、地球の反対側にあるGPS衛星からの信号を捉えます。これらの信号は大気圏の一部を通過するため、電波が屈折します。異なる周波数がどのように屈折するかを比較することで、Spire社は大気圏の温度、気圧、湿度を把握し、気象モデルに入力することができます。これはGPS電波掩蔽と呼ばれる手法です。現在、これらの衛星は毎日約1,000個のGPS信号を収集しており、その軌跡は地球の高地を縦横に飛び交っています。

このプロジェクトは当初、アメリカのGPS衛星から始まりましたが、同社は欧州連合（EU）のガリレオ衛星群からの信号を利用する機能を追加しました。アラン氏によると、ソフトウェアをアップデートするだけで、FCC（連邦通信委員会）の許可さえ得られれば、あらゆる測位・航法衛星から情報を取得できるようになるとのことです。（Spireは中国の北斗（BeiDou）ネットワークのデータを使用するのでしょうか？アラン氏は「肯定も否定もできません」と述べています。）

現在、天気予報に使われるデータの多くはNOAAから提供されている。NOAAはこれまでも電波掩蔽観測用の小型衛星を保有しており、近々さらに保有する予定だが、そうしたデータを購入できるかどうかも検討している。これは、NASAが自社でロケットを打ち上げる代わりに、SpaceXに一部の打ち上げ費用を支払っているのと似ている。2016年、NOAAはSpire社と、同じ技術を用いるGeoOptics社に、彼らのデータがNOAAの天気予報を改善する可能性を実証するための小額助成金を交付した。両社は2017年4月30日までに助成金を交付した。

しかし、試験運用は計画通りには進まなかった。打ち上げの遅れにより、ジオオプティクスは試験期間終了までに衛星を軌道上に乗せることができなかったのだ。アラン氏によると、NOAAはSpireの品質には満足していたものの（政府閉鎖のためNOAAに確認することはできなかった）、データ量には多少不満を抱いていたという。Spireも打ち上げの遅れにより、全衛星を軌道上に乗せることができず、試験運用終了間際にようやく必要な量のデータを集めることができた。（現在、これらの衛星はNOAAの試験運用時と同じ量のデータを毎日収集している。）

それでもNOAAは、より厳しく厳格な要件を課した第2ラウンドを開始した。SpireとGeoOptics（すでに実際の衛星を保有）に2番目の契約を、PlanetIQ（衛星は保有していないが、電波掩蔽観測の活用を計画）にも1番目の契約を交付した。

NASAも同様のプログラムを展開しており、Spire社はそこで契約を獲得しました。また、地球の陸地全体を毎日撮影する膨大な数の衛星を運用するPlanet社や、宇宙からノートパソコンが見えるほどの高解像度画像を販売するDigitalGlobe社も契約を獲得しました。

民間小型衛星のブームに可能性を見出しているのは科学機関だけではありません。皆さんもよくご存知の諜報機関、国家地理空間情報局（NGA）と国家偵察局（NOR）は、商業GEOINT活動プログラムを実施しています。また、Spire社はBall Aerospace社と共同で、極北の船舶交通に関するデータをNGAに既に提供しているのです。

船の話に移ろう。アランは、船の位置を示す色付きの三角形で覆われた平面の地球画面を表示する。船は海岸沿いに密集し、外洋に分散し、内陸の河川に流れ込む。それぞれの船は「AIS」ビーコンを搭載した船を表しており、船の位置、航行先、速度などの情報を放送する。国際法では、特定の商船、客船、危険物を積載する船にこのシステムの搭載が義務付けられている。船長は通常、航行中および離岸前にこの装置をオンにしておく必要がある。地上の受信機では船が海を横断している間、この放送を受信できないが、衛星なら受信できる。そして、このビジネスを手がけているのはSpireだけではない。ExactEarthやOrbCommなど、既に地位を確立している企業もある。

それでも、Spire 社が解決に適していると期待している問題がいくつかあります。たとえば、海賊です。海賊が最初に行うことは、AIS をオフにすることです。しかし、Spire 社の衛星は、特定の船舶について「そしてここにいて、そしてあそこにいた」という一連の位置情報を保持しているため、同社はその船舶の最後の位置をかなりの精度で把握しています。誰かがその座標をパートナーの写真撮影衛星に送信し、その衛星が、おそらくテレビの積荷を盗んでいる最中の船舶を発見する可能性があります。また、AIS 信号は、特に南シナ海のような混雑した地域では、放送が互いに干渉し合うため、乱れることがあります。船舶の識別情報が「SS FUNXX12AA!~」と送信されたり、「オーストラリアの近くにいます。今はオーストラリアから少し離れていますが、今は北極圏です」と表示されたりする可能性があります。

「テレポートしたわけではない」とアランは言う。（いや、したのだろうか？）機械学習アルゴリズムは、これらの暗号化されたメッセージを整理するのに役立つかもしれない。

Spireの航空機追跡機能は基本的にAISシステムのコピー＆ペーストだが、AISシステムはまだ開発段階にあり、最初の衛星は2018年後半に打ち上げられた。それでも、アランは地球の画面に飛行機がびっしりと表示されている画面に切り替える。緑、赤、黄、オレンジのアイコンは、まるで舞い落ちる秋の落ち葉のようだ。そのうちの1つをクリックすると、それが何なのか、そしてその意図がわかる。

そして、関心のある組織は、自社のデータとSpireのデータを組み合わせることができます。例えば、鉱山会社は気象状況に応じて、現在の方法よりも正確かつ予測的に、いつ作業員を地中から引き上げるべきかを把握したいと考えています。例えば、監視員が「あの雲は暗いようだ」と発言するようなものです。あるいは、（名前を明かしていない）超音速ジェット機メーカーは、人口密集地帯の上空をより速く飛行するために、いつどこで雲がソニックブームを吸収するかを予測したいと考えています。

こうした野心を実現すべく、Spireは約1億4000万ドルの投資に加え、小規模な政府契約も獲得している。特定の分野で最初に巨額の資金を獲得することは、確かに独占的優位性をもたらす。「ほとんどのベンチャーキャピタリストは、特定の業界に投資する場合、他の企業には決して投資しません」と、コンサルティング会社Northern Sky Researchのアナリスト、スマンタ・パル氏は言う。「競合企業には決して投資しません。」

しかし、多く与えられた者には多くが求められる。SpireやPlanetといった企業は、約1億8300万ドルの投資を受けており、その成果は計り知れない。Planetは美しい写真を撮り、その写真自体が自身の価値を雄弁に物語っている。しかし、奇妙な非画像データを扱うとなると、交渉はより困難になる。「常に障害や障壁が多く、顧客にデータの価値を納得してもらうのに時間がかかるようです」と、Northern SkyのDallas Kasaboski氏は言う。

「販売するのはいつも難しい」とアラン氏は認める。

しかし、少なくともノーザンスカイの衛星ベース地球観測レポートの最新版によれば、画像以外の衛星産業の市場は2027年までに約2億5500万ドルにまで跳ね上がる可能性がある。その多くは（現在よりもはるかに多く）、生データではなく分析と解釈によるものになるだろう。これは、より伝統的な衛星画像部門で現在かなり進んでいる変化だ。それでも、これらのアナリストは、8年後にはこの市場が地球観測収入のわずか4%を占めると予測している。そして、その年月が経つにつれ、あらゆる種類の世界観測企業は合併、買収、買収される、売却、あるいは単に消滅する可能性が高い。こうした種類の統合はすでに始まっており、おそらくさらに増えるだろう。「私たちはここでよく『すべてが成功するわけではない』と言います」とカサボスキーは言う。

しかし、スパイア社の従業員たちは、電波掩蔽について望まないほど頻繁に説明しなければならないにもかかわらず、楽観的だ。会議室の隅には、同社の小型衛星の模型が地上に設置され、模型の太陽電池が本体から伸びている。同社の衛星8機は、2018年12月27日にロシアから打ち上げられたばかりだ。

しかし、それはもう古い考え方だ。数々のローンチを経験してきた同社は、今では冷静にローンチを祝っている。「ローンチパーティーはやりません」とアラン氏は言う。「避けられない、そして時には長引く遅延のために、保存食を買わざるを得なかったのです」

ウィンナーソーセージと缶詰のグリーンピースでいっぱいのパーティーなんて、誰も望んでいない。そんな雰囲気は――アランが言うように「まるで終末の世界のようにパーティーをする」――オフィスには必要ない。