航空宇宙産業は洪水防止に貢献できるでしょうか? 「アイ・オブ・ザ・スカイ」が何千マイルも離れたところから救援に駆けつけ、無人の「救世主」が空に現れる！

最近、大雨や台風などの異常気象により、国内の多くの地域で洪水が発生しています。極めて厳しい洪水予防・管理状況に直面して、我が国の成長著しい航空宇宙力はどのような貢献ができるでしょうか？その背後にはどのような航空宇宙技術の原理が反映されているのでしょうか?

「スカイアイ」は何千マイルも離れたところから救助に駆けつける

2018年、我が国は正式に緊急管理省を設立し、その傘下の国家防災センターは、ますます利用が進む衛星リモートセンシングを含む、災害の予防、軽減、緊急救助活動に関するさまざまな技術サポートの提供を特に担当しています。衛星リモートセンシングの能力が向上すれば、関係部門は重要なデータを適時に監視・収集し、大規模な災害が発生する前や安全上の危険が生じる前に早期警報を発し、国民の生命と財産を最大限に保護することができるようになります。

私の国のリモートセンシング衛星は、被災地の画像をタイムリーに提供します

例えば、2020年の夏の洪水期には、我が国初の解像度1メートルのCバンド多偏波合成開口レーダー衛星GF-3が、鄱陽湖地域の洪水災害を24時間体制で監視・分析しました。衛星が撮影した画像を分析することで、地上の担当者は鄱陽湖の水域の拡大速度や状況を迅速に把握できる。地上要員は、画像を分析しデータをまとめることで、被災地の状況を完全に把握し、各関係者の緊急救助部隊をより的確に調整し、災害救助・被害軽減活動を効率的に実施することができます。

さらに、衛星リモートセンシング技術は、地上要員が広範囲にわたって画像を監視し、地上情報を収集し、危険度の高い堤防の位置を特定し、リスクの排除を迅速化するのに役立てることもできます。ダム決壊などの危険な状況が発生した場合、リモートセンシング衛星は決壊の場所、範囲、影響範囲を動的に監視し、災害状況の把握に役立ち、緊急部隊の展開を支援します。洪水後も地上要員は衛星リモートセンシング技術を引き続き活用し、詳細な監視を実施し、草の根の災害情報をさらに検証していきます。今年、湖南省の多くの場所で同様の災害救助活動が行われたとき、また四川省の雅安・康定高速道路の一部区間で発生した鉄砲水により車両が転倒し連絡が取れなくなる事故のときも、リモートセンシング衛星が初めて高解像度の画像と重要なデータを提供し、捜索救助活動を支援しました。

国内のリモートセンシング衛星の技術レベルがますます高まり、その配置とネットワーク化がますます完璧になるにつれ、関係部隊は海外に急行し、近隣諸国や地域の大規模な自然災害の監視と警報を支援している。衛星リモートセンシング技術の驚異的な効果は、北斗衛星ナビゲーションシステムの強力なサポートと切り離せないものです。

公開情報によると、わが国の伝統的な水状況監視方法は比較的単純で、主に接触型水状況監視方法を用いて水位や流量を監視している。大雨による突発的な山岳決壊や、水位と流量関係曲線のデータが限られている河川をタイムリーに監視する能力が欠けています。さらに、監視・報告拠点の分布が不均一であり、ネットワーク通信状況の悪い遠隔地では情報の遅延が避けられず、深刻な結果を招く可能性があります。

我が国は国家の安全保障、社会経済発展のニーズを満たすために、北斗全地球衛星ナビゲーションシステムを独自に開発しました。北斗システムは、わが国の陸地全体と周囲の海域をシームレスにカバーするだけでなく、世界中のユーザーに全天候型、終日型の高精度な測位、ナビゲーション、タイミング サービスを提供します。その他の付加価値サービスも、同国の洪水防止および災害軽減活動に大きく貢献しています。

例えば、北斗システムの高精度測位機能は、貯水池やダムの安全監視の分野で重要な役割を果たしてきました。このシステムは、まず北斗基地局、北斗監視ステーションの浸透計、圧力計などのセンサーを使用してリアルタイムでデータを収集し、次にネットワークを使用して監視データを貯水池監視センターに送信して集計および照合し、貯水池セクションの浸透圧、浸透、変位、沈下を全天候で監視することを実現します。

同様に、高精度測位技術は、他の地質災害の監視や早期警報にも応用できます。 2020年、湖南省石門県は雷家山地質災害危険地点に北斗衛星高精度地質災害監視早期警報システムを設置し、11カ所の監視地点を通じてさまざまな地質・水文情報をリアルタイムで監視した。このシステムは、地質災害に関するオレンジ色の警報を何度も続けて発令し、周辺村民が迅速に避難し、大規模な土砂崩れの危険を回避することに役立っています。

コミュニケーションは「危機の時にその役割を担う」

河川、湖沼、貯水池、水路、地下水などの水域に水文遠隔測定ステーションを建設すると、雨量計、水位計、流速計などのセンサーが雨量、水位、流量などの情報を自動的に収集し、通信がスムーズであれば、データをリアルタイムで監視センターに自動的に報告できるようになります。

水文データの伝送に一般的に使用される通信チャネルは多数ありますが、そのエリアは安定した通信ネットワークでカバーされている必要があります。北斗衛星ナビゲーションシステムは、地上通信ネットワークが貧弱な地域の水文遠隔測定ステーションのバックアップ緊急通信チャネルとして機能することができます。また、北斗ショートメッセージ通信サービスの国内及び周辺地域での単一通信容量は最大1,000字、全世界では40字であり、水文監視・報告分野のニーズを基本的に満たしている。

例えば、2020年の夏の洪水期には、安徽省安慶市の石牌水文観測所の自動監視・報告システムのメインチャネルに異常が発生し、水位情報の伝送が中断された。北斗システムは、水に関する情報がタイムリーにアップロードされるように「中継」する必要があった。

しかし、台風が深刻な洪水や地質災害を引き起こした場合、一部の地域では通信システムが不安定になったり、途絶えたりする可能性があります。このとき、ポータブル衛星基地局が「出動」し、救助隊員が「ライフライン」をできるだけ早く構築するのを支援します。

ポータブル衛星基地局は洪水防止と災害救助に重要な役割を果たす

現在、我が国の通信技術者が緊急救助に使用しているポータブル衛星基地局の総重量はわずか13.5キログラムで、折りたたんだ状態でバックパックに収納できます。通信エンジニアは簡単な操作で、自動衛星調整基地局を簡単に設置できます。このタイプの衛星基地局には、通常、独自の大容量バッテリーと WiFi 機能が備わっています。 3 分以内にモバイル ネットワークへの接続を回復し、30 人以上の同時通話をサポートし、2.5 時間の緊急ネットワーク保護を提供します。特に、回路ブレーカー、ネットワーク停止、停電などの極端な状況下での緊急通信に適しています。

天通衛星アプリケーションの普及に伴い、携帯電話への直接通話機能もますます普及し、緊急時や災害後の救援活動の連絡や調整、被災地の人々の感情の安定に重要な役割を果たしています。

衛星基地局であっても衛星電話であっても、ハードウェアのサポートが必要です。これは、高スループット衛星がその能力を発揮するチャンスです。従来の衛星と比較して、高スループット衛星は信号強度と通信速度が優れています。基本的な通話をサポートするだけでなく、現場のスタッフのビデオ通信やインターネット アクセスも効果的に確保できます。

空には「救世主」はいない

結局のところ、緊急救助のための衛星サポートは、再訪問サイクルや大気の干渉などの影響を受けます。範囲が狭く、適時性が求められる緊急救助ミッションでは、ドローンがより大きな役割を果たすことがよくあります。我が国はかつて、高スループット衛星ネットワークフェーズドアレイ端末を搭載した無人ヘリコプターを派遣し、80平方キロメートルのエリアで6時間連続して5G信号カバレッジを達成し、2,400人のユーザーにネットワークサービスを提供しました。

実際、我が国の航空宇宙部門が開発するドローンは技術的に進歩しており、種類も多岐にわたります。機動性、応答性、操作のしやすさ、多様な機能など、特徴的な機能を備えています。さまざまな複雑な救助活動に広く使用されています。ドローンはネットワーク通信のサポートに加え、災害検知においても重要な役割を果たします。

ドローンが緊急マッピングミッションを実施

これまで、洪水災害が発生すると、救助隊は出動時期や通行性に制約のある有人航空機や高速艇に頼ることが多かった。現在では、ドローンに検知システムを搭載できるようになり、より効率的かつ頻繁に配備できるようになり、災害救助の最前線で貴重な情報を入手できるようになりました。さらに重要なのは、ドローンは比較的安価で、持ち運びやすく、使いやすいということです。救助隊は複数のドローンを同時に飛ばしたり、「電力を借りて」長時間ドローンを飛ばしたりすることができる。可視光、赤外線などの検出ペイロードを使用して、被災地のリアルタイムビデオ映像をキャプチャし、3Dモデリングデータを収集し、洗練された3Dモデルを提供し、それを災害救援本部に迅速に送信することで、科学的かつ合理的な災害救援計画の策定に効果的な技術サポートを提供します。

洪水のため、閉じ込められた人々の中にはすぐに避難できなかった人もいた。このとき、ドローンは柔軟性と機動性という利点をフルに発揮し、生活必需品や救助機材をタイムリーに届けることができます。たとえば、洪水で橋が壊れ、両岸の通信が遮断された場合、救助隊員はドローンを使用して、対岸に牽引ロープを届け、横断システムの設置を支援し、救命物資を輸送するための経路を確立することができます。特別に改造された緊急救助ドローンは、完全に自動の測位システムを採用しています。オペレーターは配達地点の座標や環境地図などを入力するだけで、配達ミッションを自動で実行します。

山岳地帯での洪水や土砂崩れの災害時には、ドローンは強風耐性、優れた安定性、低騒音という特性を活かして、避難所に非常照明などのサービスを提供することができます。高出力の光源を装備し、ワイヤーで地面に接続するだけで、ほぼ「無制限の飛行時間」が得られ、「夜空で最も明るい星」となり、人々の再定住に役立つ。

さらに、ドローンは救助支援、捜索救助支援、緊急測量や地図作成などの分野でも広く利用されています。洪水対策や災害救助に総合的な技術支援を提供しているといえる。

実際、我が国の洪水災​​害救援活動においては、衛星、移動通信設備、ドローンなど、さまざまな航空宇宙技術製品が協調的な協力と相互補完的な利点を実現しました。航空宇宙製品の性能が向上し、その用途が拡大するにつれ、我が国の災害救助・減災活動はより効率的かつ便利になり、国民の生命と財産の損失がさらに減少すると信じています。

（著者：林銀志。画像提供元：中国資源衛星応用センター、中国聯通虎豪、航天虹無人機有限公司。レビュー専門家：中国宇宙科学院総部研究員、賈楊）