インターネット・トリビア 人工衛星とインターネット

Starlinkが安価で実用レベルの人工衛星経由のブロードバンド・インターネット接続サービスを提供し、他の事業者もあとを追いかけるように事業化を進めています。地上に専用のアンテナを設置するタイプ以外に、スマートフォンが人工衛星と直接通信する方式も開発されており、よりいっそう手軽に利用できるようになることが期待されています。

こうした地上の通信回線やアンテナに頼らない通信網は、非地上系ネットワーク(NTN：Non-Terrestrial Network)と呼ばれています。ここ数年のNTNは、Starlinkの躍進が牽引していますが、実はStarlink以前から人工衛星を利用したインターネット接続サービスは存在していました。これらのサービスとStarlinkは、いったい何が違うのでしょうか？　以下では2つの技術的課題を取り上げます。

1つ目の課題は、通信に使う電波の減衰です。人工衛星は地上から数百km～3万6000kmという高空を飛行します。地上の端末と人工衛星との距離が長くなると、それだけ電波が減衰します。電波の減衰を補うには、アンテナを大きくしたり、送信する電波を強くするといった方法がありますが、機器のサイズが大きくなり、消費電力も増えてしまいます。特に地上側の端末から人工衛星へ向けた電波（アップリンク）において端末の形や重量への影響が懸念されます。

2つ目の課題は、人工衛星から地上に向けた電波（ダウンリンク）の広がりです。電波は人工衛星から円錐状に広がりながら発射されるため、地上の広いエリアに届きます。広いエリアに電波が届いてしまうということは、多数の利用者が同じ電波を共用することになります。1つの電波で通信できる情報量には上限があるため、共用する人数が増えると一人ひとりが利用できる通信速度が遅くなってしまうのです。

従来からある人工衛星経由の通信サービスのほとんどは、地上から約3万6000kmを飛行する「静止軌道衛星」を利用していました。静止軌道衛星は地上から遠いところを飛行しているため、ここに挙げた課題の影響を大きく受けてしまいます。

これに対しStarlinkは、地上から約500kmという低いところを飛行する「低軌道衛星」を利用しています。そのため、電波の減衰も少なく、また、小さなエリアを狙って電波を発射できるので、利用者が増加しても通信速度が下がりにくいという特徴があります。

しかし、低軌道衛星にはデメリットもあります。静止軌道衛星は地上から見ると、文字通り上空の一点に静止しているように見えます。一方、低軌道衛星は上空を高速で移動するので、数分から数十分で通り過ぎてしまいます。このため、低軌道衛星で継続的な通信を実現するには、数十機～数千機の衛星を打ち上げて、それらが入れ替わり立ち替わり上空に来るようなシステムを作る必要があります。これを「衛星コンステレーション」と言います。さらに、低軌道衛星は地球大気の影響を受けやすく、運用可能な期間が数年程度とされており、15年程度運用可能と言われる静止軌道衛星に比べて、かなり短い期間です。

こうしたことから、低軌道衛星による通信サービスでは、大量の衛星を継続的に打ち上げ続けなければならず、膨大な費用を要します。実は1998年に低軌道衛星を利用した衛星電話イリジウムがサービスを開始したのですが、利用者獲得が進まず翌年、経営破綻してしまいました（現在、後継会社がサービスを継続中）。

Starlinkは豊富な資金により多数の衛星を打ち上げて、思い切った低価格で利用者を集めることでローンチに成功しました。今後、競合に追い上げられるなか、経営を安定軌道に乗せられるかどうか、経営陣の手腕に注目が集まっています。