NASAのランドサット衛星は、1972年のプロジェクト初打ち上げ以来、地球観測において常に歴史を築いてきました。今年は、革新と科学の50周年という節目の年となります。ランドサット衛星の影響力は、急成長を続ける商用画像衛星分野においても、その重要性が変わらず高いことに驚かれるかもしれません。
ランドサットという名前は聞き覚えがあるかもしれませんが、特にピンとくるものはありません。NASAの衛星が地球を見下ろしていることを考えれば、それも無理はありません。でも、もっと簡単に言うと、1972年にランドサットが現代の地球観測をほぼ発明したと言えるでしょう。それから少し前、Google Earthの画像にはすべて「USGS」と表示されていたのを覚えていますか？ そうです、あれもランドサットでした。ランドサットプロジェクトは、衛星画像を最先端の研究ツールから日常のテクノロジーへと導いたのです。
ランドサット9号は昨年9月に打ち上げられたばかりで、影響力のある宇宙船の長い歴史の中で最新のものである。
1978年からNASAに勤務し、1992年からランドサットに携わってきたジム・アイアンズ氏に話を伺いました。アイアンズ氏はランドサットの誕生秘話、そして自身が関わったプロジェクトや長年にわたり蓄積してきた知識について語ってくれました。地球画像撮影のあり方を再定義することになるこのプロジェクトにとって、最初の衛星が革新的かつ歴史的に重要な意味を持つものであったことは、まさにふさわしいことでした。
「ランドサット1号は1972年に打ち上げられ、2つの機器を搭載していました。1つはリターンビーム・ビジコンで、テレビカメラのようなもので、アナログデータを取得していました」とアイアンズ氏は述べた。「しかし、ヒューズ・エアクラフト・カンパニーはNASAを説得し、より実験的な機器であるマルチスペクトル・スキャナーをペイロードに搭載させました。そして、デジタルデータを取得できたのです。」
1972年当時、デジタル関連のあらゆるものが革新的だったことは言うまでもなく、ましてや軌道上の高性能デジタルセンサーなど、考えられないほどでした。しかし、チームは明確な前兆を察知しており、それは良い兆候でした。
「打ち上げ後、RBVに問題が発生し、MSSのデータが優先されるようになりました。これが大きな転機でした」とアイアンズは振り返る。「それは、センサーの軌道の下を7～14Hzで走査するために往復する振動鏡を使った装置でした。そして、それが機械式だったんです！本当に驚きました。」
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このセンサーの設計者であるバージニア・ノーウッドは、90代ですが今も私たちの仲間です。当時、女性エンジニアがいること自体が非常に珍しかったのです。実は、彼女は先月のランドサット9号の打ち上げにも来てくれました。
軌道画像革命の始まりが、当時宇宙・テクノロジー業界では数少ない女性研究者の発想から生まれたことは、特筆すべき事実です。この時代の重要な成果の多くにおける彼女の役割は、最近になってようやく正当な評価を受け始めました。多くの同様のシステムの先駆けとなったMSSの開発におけるノーウッドの役割については、こちらのNASAの歴史に関する記事、またはこちらの最近の記事で詳しく読むことができます。
MSS の後継機であるセマティック マッパーは、1982 年にさらに多くのスペクトル バンドを搭載して発売されましたが、1984 年にはさらに大きな改良が行われ、本社に衝撃を与えました。
「1984年のランドサット5号には、マルチスペクトルスキャナと、セマティックマッパー構想の進歩によりデータの空間解像度がMSSの80メートルから30メートルに向上し、スペクトルバンドも追加されました」とアイアンズ氏は述べた。「しかし、膨大なデータがあったのです！ アナリストが圧倒されてしまうのではないかと懸念する人もいましたが、実際にはそうではありませんでした。コンピュータの性能が追いつき、すぐにセマティックマッパーのデータが好まれるようになりました。」
時が経ち、現在に至るまで、この法則は揺るぎないものとなってきました。データが多すぎるということはありません。収集して保存できる限り、誰かが必ずその使い道を見つけます。
もしかしたら、彼らはあなたにお金を払ってくれるかもしれません。しかし、その後数年間にランドサットを民営化する試みは失敗に終わり、ランドサット6号の場合は再突入時に燃え尽き、軌道に乗ることはありませんでした。一方、残りのデータの運用と配信のために設立された民間企業は、誰もそれ以上支払う気がなくなるまで価格を吊り上げました。「主題図データの1シーンあたり最大4,400ドルでした。人々はそれを使わなくなってしまったのです」とアイアンズ氏は言います。
当初画像の配信を担当していたNASAとUSGSが再び指揮を執るようになると、彼らは国際的なデータ復旧問題に直面しました。ブロードバンドネットワークが普及するずっと前に、中国や南米の地上局に大量のデータがあると想像してみてください。それをどうやって米国の本部に送り、中央処理と分析に回すのでしょうか？私はアイアンズに、ハードドライブを満載した大型トラック、スニーカーネットの内燃機関版を想像していると話しました。
「まさにその通りだったよ！」と彼は笑った。「彼らは磁気テープ満載の大型トレーラーで[USGS]の施設までやって来たんだ。様々なフォーマットや機器を使っていたので、作業は大変だった。それでちょっとした混乱が生じたんだ。彼らはテープから水分を抜くためにピザ窯を買ったんだ。」（この部分についてもっと詳しく聞きたかったんだけど、時間が限られていたので）。
しかし、データの本国送還は、さらに大きな変化の前兆に過ぎませんでした。
「ランドサット7号の打ち上げ後が、おそらくプログラム全体で最も大きな変化だったでしょう」とアイアンズ氏は述べた。「USGSは依然として、マッパー1シーン分のデータに600ドルを請求していました。そして2008年、彼らは組織として勇気ある決断を下しました。NASAとの整合性を保ち、ランドサットデータを希望するすべての人に無料で提供するという決断です。こうして、料金は400ドルから600ドル、そして無料になったのです。」
ご想像のとおり、この選択によってモデルは完全に覆され、一夜にしてすべてが変わりました。
「データの利用と再配布が爆発的に増加しました」と彼は続けた。「今では、Google EarthやAmazon Cloud ServicesといったサービスがUSGSからアーカイブ全体をダウンロードしています。」
そのため、長年、オンライン地図を見るたびにUSGSの著作権が表記されていました。もちろん、GoogleやAmazonは画像の所有権も取得しておらず、自ら撮影もしていませんでしたが、今では大手企業が様々なスケールでそれを行っています。彼らは単に地球全体の巨大な画像をダウンロードし、それを新しい形で顧客に再提供しているだけです。
「納税者に、支払った金額に見合った価値を得ているという実感を持ってもらえるよう、データとプログラムをブランド化するのは大変です」とアイアンズ氏は認めた。Googleマップを開くたびに、彼らのビジネスを可能にしてくれたことに感謝の意が示されるわけではないのだ！
それ以来、ランドサット8号と9号は改良されたセンサーを搭載して打ち上げられ、過去数十年間と変わらず貴重なデータを収集し続けています。時代に応じて2週間程度ごとに地球の大部分を撮影した無料の長期データベースです。
もちろん、今ではPlanetのような衛星群が毎日地球全体を撮影しています。では、そもそもLandsatはなぜ存在するのでしょうか？
「ランドサットに携わる私たちは、民間プロバイダーの成果に非常に感銘を受けています」とアイアンズ氏は述べた。「私たちが伝えたいメッセージは、ランドサットは民間プロバイダーのデータを補完するものであり、民間プロバイダーがランドサットのデータに取って代わるものではないということです。まず、オープンで透明性のあるアクセスが鍵であり、これはNASAの衛星が収集するすべてのデータに当てはまります。」
「2つ目は、USGSは50年分のデータアーカイブを維持してきたことです。企業が数十年にわたってデータをアーカイブし、一時的なデータではなく長期的な気候変動の影響を観測できるようにすることに、ビジネス上のメリットはあるのでしょうか？ 私には、そのようなビジネス上のメリットがあるとは思えません。」
数十年にわたる継続的なデータの例を次に示します。
「私たちの時系列分析を可能にしている要因の一つは、NASAがセンサー間のキャリブレーションに細心の注意を払っていることです」とアイアンズ氏は続けた。「ランドサットの画像を見比べれば、キャリブレーションが行われていることがわかります。時間経過に伴う変化が見られれば、カメラではなく物体が変化していることが明確に分かります。[商用衛星群]はランドサットのデータを使ってこれを実現しており、私たちは彼らのキャリブレーションを支援する業界標準として機能しています。」
ここでの会話は、このプロジェクトのアウトリーチ活動を何年も続けているジンジャー・ブッチャーと話したことと重なっていました。
「今日のランドサット画像と1972年のランドサット画像を比較することができます」と彼女は言った。「これがこのプログラムの信条の一つです。専任の校正チームが機器を監視しています。満月のたびに探査機を回転させ、いわば写真家のグレーカードとして利用しています。」
米国の宇宙計画において商業提供者の存在感が増すにつれ、ここ数年、ランドサットへの資金提供を継続する価値があるかどうかが真剣に疑問視されてきたが、上記のような議論が勝利した。
「以前は次のミッションを獲得するために本当に苦労しなければなりませんでしたが、今では政府もこれは継続する価値のある貴重な資源だと認めてくれています」とブッチャー氏は述べた。「今は未来を見据え、次のランドサットからどのような機能を得たいのかを考えます。人々はどのような研究を行っているのか？氷河や森林、あるいは農業の特定の分野では、どのような波長を追加する必要があるのか？例えば、熱データを使えば作物を観察し、水のやりすぎや不足を判断できます。西部の水利権を考えると、これは非常に重要です。科学者たちが新たな疑問や新たな研究分野に取り組むにつれて、ランドサットの次の目的地は彼らによって決定されます。」
このプロジェクトはこれまで以上に、商業部門やSentinel-2などのESA衛星と連携して取り組むことになる。
「素晴らしいことだと思っています」とアイアンズ氏は語った。「これらのシステムの登場は、ランドサット・プロジェクトが驚くほど成功したことを意味します。つまり、ランドサット・プロジェクトによって、これらのシステムのための市場が創出されたのです。」
