深宇宙探査を支える
新たな54mアンテナの開発

　小惑星探査機や惑星探査機は、地球周辺ではなく太陽の周りを回りながら航行するため、地球との距離は人工衛星などとは比較にならないほど遠くなる。こうした地球から200万km以上離れた領域は「深宇宙」と呼ばれ、探査機との通信には、微弱な電波を受信する大型アンテナと、高出力の送信設備が欠かせない。日本では1984年、長野県の臼田宇宙空間観測所に直径64mのパラボラアンテナが建設され、小惑星探査機「はやぶさ」などの深宇宙探査を支えてきた。しかし、建設から約40年が経過したことから、新たな深宇宙地上局の整備が進められることになった。村田教授は2015年頃から、この新アンテナの設計プロジェクトに参画した。

「実際に設計や製造を行うのはメーカーの技術者ですが、私は要求性能を満たしているかを確認する役割を担っていました。たとえば『はやぶさ2』と通信するために必要な性能を設計段階から検証し、完成後には測定や評価も行いました」

　こうして2021年に完成したのが、直径54mの新しいパラボラアンテナだ。従来の64mアンテナより小型ながら、性能は大幅に向上している。

「アンテナの光学系の設計の進化と、鏡面の精度向上によって、より効率よく電波を集められるようになりました。また、低雑音増幅器の性能も進歩し、雑音を抑えながら微弱な信号を捉えられるようになり、長く使用してきた64mアンテナに比べ、54mと口径が小さいにもかかわらず64mを上回る性能を実現できました」

有人月探査ミッション「アルテミスII」
日本の大学で唯一参加

　現在、村田教授は福井工業大学あわら宇宙センターのセンター長を務めている。同センターには、地球周回衛星の運用に活用される3.9mパラボラアンテナや、大学・民間施設としては国内唯一となる月軌道までの衛星運用をカバーする13.5mパラボラアンテナなど、計5基のアンテナが設置されている。

　そうした設備と技術力が評価され、福井工業大学はNASAが進める有人月探査ミッション「アルテミスⅡ」において、宇宙船「オリオン」から送られる電波を受信・追跡する公式トラッキング協力局に選定された。日本の大学として唯一参加しており、2026年4月には電波受信にも成功している。

「アルテミスⅡの打ち上げが満月の時期に設定されていたために、オリオン宇宙船は満月と同様夕方に昇り、朝に沈みます。そのため、学生たちと一緒にあわらキャンパスで夜通し追跡運用を行いました。また、福井キャンパスからも状況を確認できるよう、学生主体でネットワーク環境を構築し、遠隔で運用を共有できる仕組みも整えました」

　さらに、大学内の2.5mパラボラアンテナは、電波天文学の教育・研究に活用されており、学生が自ら装置に触れ、改良や修理にも挑戦できる環境が整えられている。村田教授は、こうした実践の中で失敗を経験することが、研究者や技術者として成長するために欠かせないと考えている。

「私自身、これまでアンテナや衛星、望遠鏡など数多くのプロジェクトに携わってきましたが、すべてが成功したわけではありません。しかし、失敗を乗り越えながら次につなげていくところに、この仕事の面白さがあります。大きな成果は、一つひとつの挑戦と試行錯誤の積み重ねの先に生まれるものです。だからこそ学生たちにも、失敗を恐れず挑戦し、その経験を次の成功につなげてほしいと思っています」