高解像度のリモートセンシング画像が必要ですか?風船も使えます！

最近、米国の成層圏気球リモートセンシング企業であるアーバンスカイは、シリーズA資金調達を完了し、総額975万ドルを調達したことを発表した。同社はこの資金を、商用画像事業の拡大、高度な成層圏技術の開発、センサー製品ポートフォリオの拡大に充てる予定だ。それで、アーバン スカイはマイクロバルーン システムにどのような構想を抱いているのでしょうか?衛星と比較した気球リモートセンシングサービスの特徴は何ですか?成層圏気球などの気球は将来どのような用途に使われるのでしょうか?

成層圏のSpaceXになりたい

わずか14人の従業員を擁するこの気球リモートセンシング会社は、2019年に米国デンバーで設立されました。創業者の2人はかつて、別の成層圏気球会社であるWorldviewで働いていました。 Worldview が使用するバルーンはより大きく、より高価です。当初は有人観光を目的としていましたが、その後徐々にリモートセンシングサービスに移行しました。アーバン スカイは、可視光と長波赤外線画像を撮影できる高高度リモートセンシング プラットフォームである成層圏マイクロバルーンを発明しました。同社は、部品の小型化、気球の再利用性、成層圏の有利な位置を活用して、広範囲にわたるリモートセンシングデータの取得コストを削減することを目指しています。

アーバンスカイが成層圏マイクロ気球を打ち上げる

CitySky は、10 センチメートルの解像度のカラー画像を顧客に提供することを計画しています。同社は、リモートセンサーのペイロード質量2.7キログラムという制約内で、解像度約10センチメートルの高解像度画像と解像度約3.5メートルの長波赤外線データを撮影するための、より高解像度の可視光カメラと新しい赤外線カメラを開発する予定です。

現在利用可能な自然色の光学画像に加えて、UrbanSky は近赤外線および長波赤外線画像センサーも開発しています。この新興企業が「ホットスポット」と呼ぶセンサーは、NASAの助成金と米空軍の支援を受けて開発され、山火事をリアルタイムで監視できることが実証されている。

現在、シティスカイでは週に1回程度気球を打ち上げており、将来的には2～3日に1回に頻度を増やす予定。新たな資金調達ラウンドは、同社が市場を拡大し、飛行および撮影業務を米国15州以上に拡大し、中西部を中心に米国のいくつかの大都市圏の非常に斬新で高解像度の写真を撮影するのに役立つだろう。同社はまた、保険分析、公共事業の監視、災害対応、山火事の監視、環境分析、高解像度（10 cm 未満）のリモートセンシング データの取得など、さまざまなアプリケーション向けにこの技術を商品化しています。

同社のCEOアントニオ氏は、他の成層圏気球リモートセンシング企業とは異なり、アーバンスカイが開発した再利用可能な小型成層圏気球は、標準的なピックアップトラックの後ろから放出できる初めての気球であり、最小限の人員で数分以内に移動可能な取り付け位置から気球を打ち上げることができると考えています。このモバイル発射システムは、高度な飛行モデリング ソフトウェアと安全で制御された降下と組み合わせることで、これらのシステムを目的のエリアに正確に配置することを可能にします。 「我々のビジョンは、成層圏のスペースXになることだ」とアントニオ氏は付け加えた。同氏は、スペースXが開発し、ロケット打ち上げ業界に革命をもたらした再利用可能な打ち上げロケットに言及した。

低コストと柔軟性は大きな利点です

前述のワールドビュー社は、バルーン事業には明るい未来があると考えています。リモートセンシングだけでも、エネルギーから国家安全保障に至るまでのさまざまな分野で、2027年までに世界市場は230億ドルに達すると予想されています。

成層圏気球を使用してリモートセンシング画像を取得すると、地球軌道上のリモートセンシング衛星に比べていくつかの利点があります。 2023年2月3日、ワールドビューは、高解像度画像を提供するために、気球観光から衛星や航空プラットフォームと競合するリモートセンシング技術サービスに移行する計画を発表しました。同社による検証では、対象エリアの空間解像度は5～7センチメートルに達する。これは、現在のほとんどのリモートセンシング衛星の解像度（約 30 センチメートル）よりもはるかに高いものです。

一方、成層圏気球の開発、使用コスト、難易度は、地球周回衛星に比べてはるかに低い。リモートセンシング衛星は一般に数百キロメートルの軌道で運用する必要がありますが、高軌道リモートセンシング衛星は地球と同じ自転周期を維持するために地表から約 35,000 キロメートルの静止軌道で運用する必要があります。これには多くの事前準備作業が必要であるだけでなく、ロケットを使用して衛星を軌道に乗せるコストも非常に高く、その後の衛星で撮影された画像の取得と分析にも一定の時間がかかります。

技術の発展に伴い、成層圏気球のコストは徐々に低下し、より迅速かつ柔軟に使用できるようになるでしょう。

Urban Sky のマイクロバルーンの再利用と移動式展開を組み合わせることで、使用コストが大幅に削減されます。材料工学上の要件により、バルーンは極めて軽量で、気密性が高く、低コストでなければなりません。ミッションが完了すると、他社の使い捨て風船は、大気圏外に放出されるか、片側に穴が開くことで破壊されることが多い。アーバン・スカイは、気球を無傷で帰還させ、再利用できるようにする気球の終了および降下機構の特許を取得しました。

同社は移動展開システムに加え、気球の飛行経路を予測する成層圏飛行プロファイルシミュレーターも開発した。ソフトウェアは、ターゲットエリアに基づいて、City Sky が気球を打ち上げる必要がある場所を逆予測します。

再利用可能な気球により、UrbanSky は 10 センチメートル解像度の画像のコストを 1 平方キロメートルあたり 5 ドルから 10 ドルに削減できます。それに比べて、衛星地球画像会社マクサーの最も安い画像は1平方キロメートルあたり20〜25ドルかかり、解像度もはるかに低い。さらに、成層圏気球は時間効率に優れ、顧客のニーズに応じて打ち上げ時間や撮影エリアを柔軟に調整できます。また、撮影した画像をより便利に取得し、分析することもできます。

CitySky のカラー画像は、環境監視、財産保険、石油・ガス業界など、さまざまな市場で高い需要があります。しかし、同社のCEOであるアントニオ氏は、同社が取得した画像は商用衛星画像と直接競合するものではなく、同社の画像を衛星画像の代わりに使用している顧客はいないと考えている。同社はまた、ネットワーク通信システムのテストなど、小型気球の他の用途も模索している。

エアロスタットの未来は明るい

気球や飛行船などの気球は、今日でも多くの用途に使用されています。例えば、気象や科学の探査、宇宙研究、軍事、商業活動など幅広い応用が期待されています。

気象や科学の探査に関しては、現在では観測ロケット、地上リモートセンシング、気象衛星などの先進的な手段があるものの、高高度の気象を直接検知するには、伝統的な観測気球が依然として最も重要な手段となっています。観測気球が地上から放出されると、搭載された計測機器が信号を通じて各高度の周囲の温度、湿度、気圧などのデータをレーダーに送信します。レーダーは観測気球の移動軌跡に基づいて風向や風速などの情報を計算し、研究者のコンピューターに送信します。観測気球は毎秒一連のデータを送信することができ、通常、天気予報、気候予測、科学研究において重要な役割を果たしていると理解されています。

中国科学院宇宙情報科学技術研究所が独自に開発した係留飛行船「捷木1号」が2022年5月中旬、エベレスト付近に打ち上げられた。飛行高度は9,032メートルに達し、飛行船による大気科学観測の高度世界記録を更新した。 「ジム1号」の容積は2,300立方メートルです。流線型のデザインを採用しており、垂直プロファイリングや空中観測用の科学的検出機器を搭載することができます。

商業的な用途では、伝統的な観光や観光サービスに加えて、飛行船は貨物輸送の分野でも大きな市場の可能性を秘めています。鉄道、道路、航空などの既存の交通手段はいずれも大規模なインフラ建設に依存していますが、大型貨物航空輸送機器である飛行船は地上建設をほとんど必要としません。

さらに、気球や飛行船などの気球の用途は多岐にわたります。例えば、2022年12月には、重慶初の5G基地局を搭載した係留気球が試験飛行に成功した。係留気球は上空と地上のプラットフォームを結び、通信支援、環境監視、緊急救助、高精細雲景の4つの緊急支援機能を実現しました。従来のドローン基地局と比較すると、エアロスタットは空中に長く留まることができ、消費エネルギーが少なく、より多くの重量を運ぶことができ、騒音も発生しません。

将来的には、技術の進歩により、エアロスタットの用途はより広く拡大し、その応用分野に新たな可能性をもたらす可能性があります。 （著者：林銀志、画像提供：アーバンスカイ社、審査専門家：中国航天科技集団科学技術委員会副委員長、江凡）