異常気象の脅威が国内各地を襲い、歴史的な極端さに達し続けるなか、MIT土木・環境工学科（CEE）のダラ・エンテカビ教授とNASAの科学者チームは、より精密な天候・気候予測に向けて、陸地の水分量を正確に観測する前例のない手段を提供する。
3月4日、エンテカビとNASAの 土壌水分アクティブ・パッシブ （SMAP）衛星は、科学観測機器の初期試験を無事に完了し、地球の土壌水分を捉えた最初の画像を公開した。この「ファーストライト」画像は、40キロメートルのラインスキャンで得られた細かなデータ片から構成され、地球の土壌水分量に関する詳細を明らかにした。
この試験中、衛星は地球を極から極へ周回する際に回転していなかったと、エンテカビは説明する。そのため、地上の狭い範囲を撮影した。3月後半に衛星が周回しながら回転を始めると、地上の撮影範囲は解像度が上がるだけでなく、幅1,000キロメートルの帯状領域をカバーする。
初期画像で確認された具体的な要素には、陸地と海洋との明確なコントラストが含まれていた。エンテカビによれば、これは位置特定精度の試験である。また南極では、海洋、棚氷、陸氷の違いがはっきりと確認できた。陸地では、バイオマスの多い地域の散乱特性により、初期データから観測機器の感度が明瞭に示された。たとえば、アマゾンとコンゴの森林では強いレーダーエコーが見られた。
「これはSMAPの能力を示すほんの小さなスナップショットにすぎません」とエンテカビは言う。「40キロメートルのラインスキャンで見えているものだけでも、本当に目覚ましいものです。」
さらに画像は、2月20日にオーストラリアで発生したカテゴリー5の熱帯低気圧、サイクロン・マーシャなど、地上で知られているさまざまな気象現象の痕跡を検出した。このサイクロンの痕跡は、豪雨によって土壌水分量が高まった結果として輝度温度が低くなり、SMAP画像に示された。
エンテカビによれば、これほど初期段階でSMAPから得られた正確なデータの量は、他のどの衛星ミッションにも比類がない。
「データがわずか2日分しかない今の段階は、他のミッションなら2年後にようやく到達する地点です」とエンテカビは語った。「欧州のSMOSとNASAのAquariusという既存の衛星2機は、私たちが校正なしで確認したのと同じ校正精度に達するまでに2年かかりました。」
1999年後半に始まった地球観測ミッションであるSMAPは、表土の水分量を示す全球地図を作成し、強い降水、洪水、干ばつ、ハリケーン、山火事などの異常気象の脅威をより適切に予測するための手段を気象学者に提供することを目的としている。
現在、衛星は最終的な科学観測軌道への移行中で、所要時間は約2週間と見込まれている。
反射アンテナを2月24日に展開
NASAのミッション管制官は2月24日、幅6メートルのSMAP反射アンテナの展開に成功した。これは、推定3年間の衛星ミッションにおける重要な節目である。展開にあたり、NASAは搭載火工装置を作動させて収納アンテナを解放するよう観測衛星に指令を送り、最終的にモーターが作動して傘状のアンテナが広がった。
放射計とレーダーはいずれも2日間作動し、その間にエンテカビとチームは衛星から詳細なデータをダウンロードし、観測機器全体の性能を評価した。SMAPの科学観測機器と、回転していない状態で展開された反射アンテナは、地球を観測する初期運用を行った。
軽量メッシュ素材で作られた反射鏡は、全球の土壌水分マップを提供するという衛星の全体的なミッションに向けた最初の段階である。
「レーダーも放射計も、まったく問題なく、チームの期待を上回る性能を発揮しました」と彼は言う。「衛星が作動したのはわずか48時間でしたが、チームはそのごく限られたデータをデータシステム全体に通して処理できました。これは、ミッションチームの準備の周到さと、これほど迅速に実行しようとする意欲の証しです。」
3月31日、ミッション管制官は衛星アンテナを固定しているクラッチを解除し、衛星が周回しながら回転を始められるようにして、最終的な科学観測態勢を整える。これにより衛星は、宇宙機の真下の領域だけを観測するのではなく、約1,000キロメートル（620マイル）の範囲をスキャンできるようになる。
エンテカビによれば、衛星が取得するこの機器による全球土壌水分データは、科学者が地球の主要な3つの循環、すなわち水、炭素、エネルギーの相互連関を包括的に理解する助けにもなる。
「環境の仕組みや、私たちの日常生活に関わる応用の一部を理解するために、地球の水循環を全球的な視点から捉えたいのです」とエンテカビは語った。「環境を感知する技術的能力を、医療画像診断と同じ水準にまで高めたいのです。」SMAPには、CEEの教室で教えられてきた教訓が体現されていると、彼は続けた。
SMAPの科学運用は5月初めに始まり、地球全体の土壌水分の高解像度マップを2～3日ごとに提供する。
この記事は MIT Newsとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味しません。
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著者：ケルシー・ダムラッドはMIT Newsに記事を執筆している。
画像：カリフォルニア州ヴァンデンバーグ空軍基地の宇宙打ち上げ施設2から打ち上げられる、NASAの土壌水分アクティブ・パッシブ（SMAP）観測衛星を搭載したユナイテッド・ローンチ・アライアンスのデルタIIロケット。長時間露光で撮影。REUTERS/NASA/Bill Ingalls/Handout via Reuters
