着任予定教員紹介
超小型人工衛星の編隊飛行によって
精度の高い地球観測に挑む
2028年4月より 宇宙地球フロンティア研究科 着任予定
PROFILE
1996年、東京大学工学部航空宇宙工学科卒業。
2008年、同大学院工学系研究科航空宇宙工学専攻博士課程修了。博士（工学）。
NEC東芝スペースシステム株式会社、東京大学大学院工学系研究科助教、明星大学理工学部総合理工学科 准教授、東京大学大学院工学系研究科客員研究員（兼任）を経て、2021年より明星大学理工学部総合理工学科 教授。2023年より同大学データサイエンス学環教授を併任。
趣味はランニング。毎日のように走り、スマートウォッチに記録されたデータを見るのも楽しみの一つ。FREXへの着任後は、琵琶湖をはじめ、滋賀のさまざまな場所を走ることを心待ちにしている。お酒を飲みながら語り合うのも好きで、最近は蒸留所巡りをきっかけに、ウイスキーを愛飲している。
先生の研究の内容を教えてください
私が専門としているのは、超小型人工衛星に搭載する光学センサの研究です。超小型人工衛星を活用して、大型衛星に搭載される大口径望遠鏡を上回る高分解能の画像を撮影することを目指しています。
今取り組んでいるのは、複数の超小型人工衛星の位置や姿勢を精密に制御する超高精度フォーメーションフライング（衛星編隊飛行）という技術によって、複数の衛星を１つの大口径望遠鏡のように機能させる合成開口技術です。この技術を実現するためには、一つひとつの衛星の位置や姿勢のずれを補正する必要があります。例えば水を張ったプールを上から見ると、水面の揺らぎによって底が揺らいだり歪んだりして見えます。同じように、衛星の位置や姿勢がずれると光の波面が乱れ、撮影した画像がぼやけてしまいます。
私は、光学系を調整して波面の乱れを打ち消し、平坦な波面に補正する補償光学という技術を用いて、衛星の位置や姿勢のずれ、宇宙での温度変化による光学系の変形などが画像に与える影響を抑えることに挑戦しています。世界的にも挑戦的な試みです。
フォーメーションフライングによる合成開口技術が実用化されれば、例えば災害検知の分野で大きな力を発揮できると考えています。超小型人工衛星であっても、高度400～600㎞の低軌道から地上を観測する際には高分解能の画像を撮影できます。しかし、低軌道では約90分で地球を1周するため、同じ場所を継続して観測することはできません。一方、気象衛星などが利用する高度およそ3万6000㎞の静止軌道では、地球の自転と同じ周期で周回するため、同じ場所を継続して観測できます。ただし、地上からの距離が遠いため、高分解能の画像を撮ることは困難です。フォーメーションフライングによる合成開口技術を用いて、静止軌道からでも地上を高分解能で観測できるようになれば、山火事などの災害をいち早く検知できるようになるでしょう。他にも、社会が抱えるさまざまな課題解決に貢献できると考えています。
先生の研究室に入ると、どのようなことを学び、どのような研究テーマに取り組めますか？
まずは私の参加している衛星プロジェクトに加わっていただこうと思います。衛星に搭載する光学系の要素技術を開発し、打ち上げ後は宇宙での運用データを取得・解析する。こうした衛星開発の一連の取り組みを経験してください。その中で自分が興味を持てるテーマを見つけて研究してほしいと考えています。
私は、もともと中須賀真一先生の研究室で超小型人工衛星の研究を行っていました。その後、民間企業で地球観測センサの開発に携わったことがきっかけで光学系に興味を持ち、光学を学び直しました。大学に戻った後は、企業で培った光学に関する知識と、それまで取り組んできた超小型人工衛星の技術を融合させ、研究の幅を広げました。このような経験から、学部時代の専門が大学院での研究分野とは異なっていても問題ないばかりか、むしろ異なる専門性を持つことが、新たな発想につながると考えています。授業の内容だけでなく、様々なことに興味を持ち、やりたいことに必要な知識を自ら学ぼうとする気持ちがあると、研究はきっと楽しくなります。
他分野とどのように連携されるのでしょうか？
人工衛星には、私の専門である光学系の技術のほか、姿勢制御、軌道制御、熱制御、構造設計、通信・データ処理など、さまざまな技術が統合されています。これらを専門分野とする研究者や技術者と連携しながら衛星のシステムを構築していく必要があります。
加えて、衛星の観測データを利用して研究を行う理学分野の専門家との連携も不可欠です。宇宙の天体、地球の大気、風、植生などについて、何をどのように観測したいのかを聞き、技術的な制約の中で最大限の成果を得られる方法を一緒に探っていくことも大切です。
宇宙地球フロンティア研究科にどのような魅力を感じましたか？
宇宙分野に強い関心を持つ人が集まる環境に興味を持ちました。共通の関心を持ちながらも、様々な専門分野や考え方を持った人たちと、一緒に議論しながら研究するのはとても楽しいことです。研究者同士で、そして学生からも、刺激を受けながら新しい技術を追究できる、魅力的な環境だと思いました。
また、実践的な学びを重視している点にも魅力を感じています。理論を学び、条件を整えた環境を作って、実験で確認することは重要ですが、衛星が実際に運用されるのは、さまざまな外乱が発生する環境です。こうした外乱がシステムに与える影響を理解するためには、あえて外乱や予期せぬ問題が生じうる環境下で実験を行うことがとても大事です。作ったシステムをいろいろな環境に置いてみて、何が生じるのかを学んだり、想定外のことが起こっても対処できる力を身につけたりすることが必要です。本研究科のカリキュラムに、さまざまなフィールド実験やプロジェクトベースの学びが組み込まれていることにはとても大きな意味があります。
先生の研究室で学んだ学生は、修了後、どのようなフィールドでの活躍が期待できますか？
宇宙工学は、さまざまな工学分野の知識や技術を組み合わせる総合工学です。そのため、宇宙工学を学んだ人は、宇宙分野に限らず幅広い分野で活躍しています。最近は、小型人工衛星のベンチャー企業が多くの人材を求めています。私としては、そうした企業で引き続き衛星に関わってもらえれば、今後も一緒に活動できるかもしれないという楽しみがあります。
人工衛星の開発や運用では、予期せぬ問題が起こりうるため、様々な事態に対処する能力が磨かれます。また、個々のコンポーネントを開発するだけではなく、システム全体をつくり上げる経験を通して、異なる技術を理解し、多くの人と協力しながら課題を解決する能力も身につきます。このような能力は、プロジェクトを成し遂げるうえで、大きな強みになると思います。
どんな学生に研究室へ来てほしいですか？
「面白いことを成し遂げよう」という気持ちがあれば、どんな人でも歓迎です。性格も考え方も多様な人がいれば、学生同士で刺激し合えるでしょう。考え方が違う人ともプロジェクトでは協力し合うという経験も大切です。
この分野では、光学系、電気回路、制御など、一つの専門分野を深く理解するだけでなく、他の分野の技術についても広く理解し、それらを組み合わせてシステム全体として求められる性能を実現することが重要です。これがシステム工学の考え方です。その意味でも、興味の範囲を広く持ち、自分が関わる研究や開発の全体像を知りたいという好奇心があると、とても良いと思います。
MESSAGE
あなたへのメッセージ
自分で作った人工衛星が打ちあげられ、自分では行くことのできない宇宙で、しっかり仕事をしている姿を見届けるのは本当に楽しいことです。私は学生時代、中須賀先生の研究室での研究や、模擬人工衛星CanSatおよび超小型人工衛星CubeSatのプロジェクトを通してさまざまなことを学びました。プロジェクトでは思い通りにいかないことが必ず起こり、その場で臨機応変に対処することが求められます。こうした経験は本当に貴重です。宇宙地球フロンティア研究科で、学生の皆さんと一緒に新しいことに挑戦できるのを楽しみにしています。