ハイパースペクトル撮像衛星の新たな時代により、宇宙から地球上の植物、布地、その他の物体の固有の化学的指紋を監視・分析することが可能になっています。
この技術の応用分野には、作物の不作の防止、金や鉱物資源の発見、そして汚染者や気候変動から環境を守ることが含まれます。
世界経済フォーラムの宇宙の未来に関するグローバル未来評議会のイニシアチブは、現在および将来の宇宙産業の課題に取り組むため、官民パートナーシップによる国際的な協働を推進しています。
樹木、塗料、自動車、繊維製品、その他すべての物体には固有の分光的指紋があり、衛星搭載の高度なハイパースペクトル撮像システムはそれらを見分けることができます。
「それがどうしたというのか？」とお思いになるかもしれません。
例えば樹木について考えてみましょう。一般的な衛星は宇宙から森林を識別できますが、ハイパースペクトル撮像技術を搭載すると、樹種の違いを見分け、個々の樹木の健康状態を判断することができます。
「単に植物を見るのではなく、ハイパースペクトル撮像は、さらに踏み込んで植物の葉緑素含有量を捉えることができます、あるいは土壌の組成まで捉えることができます」と、TerraWatch Spaceの衛星データストラテジストであるアラヴィンド・ラヴィチャンドラン氏はVia Satelliteの取材に対して語りました。「私はこれを『…見えているものの性質や特徴へとズームしていく』と呼んでいます。単に写真として拡大するのとは異なります。」
当然ながら、この新興分野には、作物の監視、金鉱床の発見、鉱業やエネルギー施設からの漏えいの特定などの応用を開発することに熱意を持つ新興企業が数多く参入しています。
イメージの問題
この手法の基礎は1970年代に確立されましたが、過去10年間の多額の投資により、この概念は進展を遂げてきました。
商業利用が可能になるまでには、まだ課題があります。特に、コストの問題、システム材料の小型化、データを迅速に処理するためのソフトウェアおよび機械学習モデルの開発、そしてより高い画像解像度の実現などの障壁を克服する必要があります。
しかしながら、Spherical Insights & Consultingの報告書によれば、ハイパースペクトル撮像市場は2032年までに473億ドルの規模に達すると予測されており、現在の160億ドルから増加する見通しです。こうした見込みを背景に、ここ数年、世界各国の政府や民間企業がこの概念の発展に多大な投資と資源を投入しています。
簡単に言えば、この技術は、異なる波長の光を利用することで機能します。スペクトルを狭いスペクトル帯域に分割し、各地球上の物体が様々な波長でエネルギーを透過、反射、または吸収する仕方に基づいて、その固有の化学的シグネチャーを特定します。
他の分光撮像技術よりも多くの光の帯域が用いられ、マイクロ波や電波を測定して機能する他のリモートセンシング技術とは手法が異なります。
より大きな全体像を捉える
目標を見据え、複数の商業系新興企業が衛星コンステレーションの展開を計画しています。宇宙からの作物分析の実施や鉱山操業の監視などを目的としています。
ハイパースペクトル衛星分析は、作物の病害、害虫や害虫の発生、そして作物の窒素または水分の水準を監視するのに役立ちます。地上のデータ、気象情報、過去の作物情報と組み合わせることで、作物収穫量の維持や増加に貢献する可能性があります。
過去数年間で衛星打ち上げコストが低下したことで、宇宙に打ち上げられる物体の数は文字通り指数関数的に増加しており、ハイパースペクトル衛星の多くの潜在的な利用事例を促進する可能性があります。
この技術は、海洋のプランクトン量の分析、船舶が燃料を海に放出する時期の特定、エネルギー施設からのメタン漏えい量の記録、あるいは鉱山操業の鉱滓ダムからの有害物質の監視と、周囲の土壌や植生への漏えいの防止など、さまざまな方法で保全活動を支援できます。
別の応用例として、銅、鉛、コバルトなど、その組成を構成する化学元素の存在を特定することで、地下深くにある金鉱床を探し出すことが挙げられます。また、エネルギー転換に必要なリチウムなど、他の金属や鉱物も特定でき、不必要な掘削から地域を守るために、それらが存在しない場所も特定できます。
世界経済フォーラムは気候危機とどのように闘っているのか？
気候変動への対策
よりマクロな視点では、ハイパースペクトル撮像は、例えば土壌の飽和度を観測することで地域の洪水の可能性を検出するなど、気候変動の影響を防止または軽減するために活用できます。地上の光検出測距（LIDAR）技術と組み合わせることで、データは洪水の水がどこに流れるかを特定し、各地域社会のリスクレベルを評価するのに役立ちます。
この技術は、政府および民間投資の両面を通じて、変化を加速させる可能性を秘めています。世界経済フォーラムの宇宙の未来に関するグローバル未来評議会のイニシアチブは、政府、企業、市民社会のリーダーを結集し、持続可能で包摂的な発展を確保するため、現在および将来の宇宙産業の課題に取り組んでいます。
最初の衛星を軌道に打ち上げた後、インドの先駆的な新興企業Pixxelは、地球を宇宙から観測するための高解像度衛星のネットワークを構築しています。その目的は、汚染者が操業における漏えいや排出を削減するのを支援すること、そして気候危機の影響への対策として環境違反を監視することの両方です。
