軌道画像は、新たな宇宙産業における注目分野の一つですが、人間の目には見えない奥深さが秘められています。Pixxel社は、地球のハイパースペクトル画像を提供する衛星群を打ち上げるために2,500万ドルを調達しました。ハイパースペクトル画像とは、電磁スペクトルのより広い範囲を捉え、通常のカメラでは捉えられないあらゆる細部を明らかにすることができる画像です。
基本的に、惑星の表面から何マイルも上空から見下ろす能力は、あらゆる可能性をもたらします。しかし、研究室で基本的なデジタルカメラ以上のものが必要なのと同じように、軌道画像にもそれは当てはまります。
研究室で見かけるもう一つのツールは分光計です。これは物体や物質に放射線を照射し、どの周波数が吸収または反射され、どの程度吸収または反射されたかを記録するものです。あらゆる物質はそれぞれ異なるスペクトル特性を持っているため、非常に近い物質、例えば同じ鉱物の2種類であっても、互いに区別することができます。
ハイパースペクトル画像は、カメラを用いた同様のプロセスであり、宇宙から撮影することで、1枚の写真で領域全体のスペクトル特性を特定できます。NASAなどの機関は、惑星観測のためにハイパースペクトル画像撮影を行っており、Pixxel社は現在、これまでの成果を基に、オンデマンドでハイパースペクトル画像を提供する衛星群の打ち上げを進めています。
創業者兼CEOのアワイス・アーメド氏は、他の新興宇宙産業と同様に、技術の縮小と頻繁で安価な打ち上げの組み合わせが事業を可能にしたと述べた。彼は率直に、Pixxelが事業を運営するためにNASAが歩いたことを認めたが、これは単に税金で賄われた技術を再利用しているだけではない。EO-1ミッションとHyperionのハイパースペクトルデータセットは、初期の市場調査と言えるだろう。
「ハイペリオンの解像度は（ピクセルあたり）約30メートルで、科学的な用途には最適です。しかし、5メートル程度まで下げる必要があります。そうでなければ、私たちの研究には意味がありません」とアハメド氏は説明した。
ピクセル社の衛星群は、6機（今年後半に3機、来年初めにさらに3機打ち上げ予定）と決して多くはありませんが、地球の大部分の上空を約48時間ごとに5メートル解像度で撮影することができます。すでに試験衛星が打ち上げられており、サンプル画像を送信しています。第2世代の衛星は来月打ち上げられる予定です。製品版はより大型で、より多くの機材を搭載することで、撮影画像の品質と量を向上させています。
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アハメド氏によると、試験衛星から既に送られてくる画像ではないにしても、最終的に提供するデータを求める顧客が既に数十社に上るという。これらの企業は、農業、鉱業、石油・ガス産業に携わる企業が多く、広大な土地の定期的な調査が事業運営に不可欠となっている。
ここで5メートルの解像度が重要になります。なぜなら、小さなスケールで発生する特徴は、大きなスケールでは失われたり平均化されたりするからです。大陸の地図を作成する場合、30メートルの解像度は過剰ですが、湖の縁に有害な化学物質がないか、あるいは畑に水が溜まっていないかを調べる場合は、可能な限り正確な情報を取得する必要があります。
ハイパースペクトル画像は、可視光がメタンなどの排出物を透過したり、全く異なる物質が似たような色で表示されたりするため、より多くの情報を明らかにします。湖の縁が黒く変色している場合、それは藻類なのか、水面下の棚状構造物なのか、それとも産業排水なのか？「青」と「濃い青」だけでは判別が難しいです。しかし、ハイパースペクトル画像ははるかに広いスペクトル範囲をカバーし、人間が直感的に理解しにくい豊かな画像を生成します。鳥やミツバチが紫外線を視認し、それが世界の認識を変えるように、私たち人間も1,900ナノメートルの波長で世界を見ることができたら、世界がどのように見えるのか想像するのは難しいでしょう。
ここで規模を示す簡単な例として、NASA のこの図は 0 から 3,000 ナノメートルの波長における 3 つの鉱物のスペクトル特性を示しています。人間の視覚で見える部分を青で大まかに強調表示しています。
ご覧のとおり、まだ多くの課題が残っています。
「何百もの色を操ることができます。土壌に特定の栄養素が含まれている場合、飽和度が高すぎるのか低すぎるのかを見分けるのに役立ちます。ハイパースペクトル画像では、これらの色はそれぞれ、滑らかなスペクトルのわずかな変化として現れます。しかし、RGBでは見えません」とアハメドは語った。
Pixxelのセンサーはスペクトルの数百の「スライス」を収集しますが、通常のカメラは実際には赤、青、緑の3色しか捉えません。比較すると、Planetの衛星は、さらにいくつかの有用なスライスを追加して、いわゆるマルチスペクトル画像を作成します。これは単なるRGBよりも優れています。しかし、数十、数百のスライスを組み合わせると、より複雑で表現力豊かな画像が得られます（そして、ある時点でハイパースペクトルと呼ぶようになります）。上のグラフでは、スライスの数が多いほど曲線の精度が高く、おそらくより正確であることを意味します。
ハイパースペクトル軌道画像撮影に取り組んでいる企業は他にもありますが、現在稼働中の衛星を打ち上げてデータを送信している企業はなく、Pixxelが実現している5メートルの解像度とスペクトルスライスの範囲を達成した企業もありません。そのため、この分野ではいずれ競争が勃発する可能性が高いものの、この衛星群が先頭に立つ可能性が高いでしょう。
「私たちのデータの質は最高です。しかも、はるかに低コストで実現できるのも嬉しい点です」とアハメド氏は述べた。「最初の衛星群の建設資金は全額確保されています。」
2,500万ドルのシリーズAはRadical Venturesが主導し、Jordan Noone氏、Seraphim Space Investment Trust Plc、Lightspeed Partners、Blume Ventures、Sparta LLCが参加した。
もちろん、この資金は衛星の製造と打ち上げに充てられますが、Pixxel社は顧客がハイパースペクトル分析スタックをゼロから構築する必要がないように、ソフトウェアプラットフォームの開発にも取り組んでいます。顧客は既存のデータをそのまま再利用することはできません。文字通り、このようなデータはこれまで利用できなかったからです。そこでPixxel社は「モデルと分析機能が組み込まれた汎用的なプラットフォーム」を構築しているとアハメド氏は述べました。ただし、まだ一般公開できる段階ではありません。
ピクセル社の商用サービスは、宇宙関連の不確実性が常に伴うものの、2023年第1四半期または第2四半期に運用開始となる予定だ。
