リチャード・スティーブンソンさんが車で出勤するとき、その日のうちに火星や土星の衛星、あるいは太陽系の果ての新たな詳細を目にする最初の人間になる可能性がある。
また。
キャンベラ深宇宙追跡複合施設の運用管理者として、人類史上最も遠い宇宙船を追跡する責任を担うスティーブンソン氏は、こうした「初めて」を数多く経験してきた。ボイジャー2号をはじめ、カッシーニ、ニューホライズンズ、MAVEN、そして目立たないミッションも彼の管理下にある。ESAの彗星探査ミッション「ロゼッタ」も、予定通りの終焉を迎えるまで彼の担当だった。また、火星探査車も頻繁に担当している。
スティーブンソン氏はボイジャー2号に特別な愛着を抱いている。1989年のボイジャー2号の海王星接近を追跡するため、オーストラリアに赴任したのだ。この接近は、打ち上げから40年と1日後の12年後のことだった。人類が海王星に接近した唯一の例が、この接近であったことは、ボイジャー2号の耐久性と、そのミッションがもたらした傑出した驚異的な成果を証明している。
私は @NASAVoyager 宇宙船を大好きな叔母のように愛しているが、@CassiniSaturn イベントの説明を受けるたびに、畏敬の念で顎が落ちてしまう pic.twitter.com/v6C2urUX8n
— リチャード・スティーブンソン (@nascom1) 2017年8月15日
「ネプチューン号では、リアルタイムで画像が送られてきました」と彼は回想する。「毎日交代勤務に出勤すると、2機がほんの少しだけ近づいていくのが見えました」。スティーブンソンは、かつて人間の目には捉えられなかった巨大な氷の姿を目撃する時、たった1、2人だけになることもあった。
「私は図表の前で大気の状態を見ていました」と彼は言う。「画像がダウンロードされてから数秒後にそれを見つけました。」
スティーブンソン氏がレジスター紙に対し、自身のキャリアは「記憶に残る出来事が次々と続く」と語るのも不思議ではない。「30年間、数多くの大きなミッションに携わってきました」
彼のキャリアをさらに特別なものにしているのは、オーストラリアがボイジャー2号を観測できる唯一の場所であるという点です。スティーブンソン氏が勤務するキャンベラ・コンプレックスは、NASAの深宇宙ネットワーク（Deep Space Network）のオーストラリア拠点です。他の2つの拠点は、カリフォルニア州ゴールドストーンとスペインのマドリード近郊にあります。キャンベラ・コンプレックスは南半球で唯一の拠点であるため、多くの仕事が集中しています。また、数年前に急激に南進したボイジャー2号への接続もキャンベラから行われています。ボイジャー2号はキャンベラからしかアクセスできません。
遠く離れた宇宙船との通信には大型のアンテナが必要であり、キャンベラの施設には複数のアンテナが設置されている。口径70メートルの巨大なアンテナが最も感度が高いが、34メートルのパラボラアンテナ2基を連結することで同様の効果が得られる。約300キロメートル離れた口径64メートルのパークス電波望遠鏡もデータ受信に利用できる。
仕事中
スティーブンソン氏の仕事は、遠く離れた宇宙船が地球と通信できる位置についたときに、宇宙ステーションのアンテナが作動可能な状態にあることを確認することだ。
ジェット推進研究所からスケジュールが送られてくるので、彼は何をすべきかを知っています。
「70メートルでこれだけ、34メートルでこれだけ、というプロジェクトがやってきます」と彼は説明する。複合施設の資源には限りがあるため、「多少の矛盾はありますが、それは数ヶ月前に解決済みです」と彼は言う。
その駆け引きの結果が、彼と4人のチームが毎日行うべき「接続」のToDoリストです。接続を行う前には、送信機、アンテナ、その他必要なリソースがすべてオンライン状態になり、あるいは所定の構成に調整されてテストが行われ、複合施設は作業に合わせて再構成されます。
重要な仕事の一つは、アンテナを所定の位置に設置することです。キャンベラの70メートルアンテナは8,000トンの重さがあり、その半分は可動式です。アンテナを動かすのには、油圧ベアリングが役立ちます。アンテナは薄い油膜の上に浮かんでおり、その下で油圧が作動して、アンテナを必要な方向に向けます。
各接続には期限があり、それを逃すとデータが失われる可能性があるため、絶対に逃してはいけません。宇宙船がデータダンプを計画している場合、これは厄介な事態です。宇宙船は時折地球に接近する軌道上にあるときにデータダンプを実行します。宇宙船が地球に接近する際、非常に高いビットレートでデータストアを空にし、再び宇宙空間に戻って通信速度を落としながら、次の接近に備えてデータを保存していきます。
キャンベラ深宇宙追跡施設
通信速度は様々です。スティーブンソン氏によると、火星大気と揮発性物質の進化（MAVEN）ミッションは10ビット/秒の速度でデータを少しずつ送信できます。ボイジャー1号でさえ、これを上回り、通常は160ビット/秒に達し、メモリを空にする際には1,200ビット/秒に達します。
アンテナの違いが大きな違いを生みます。ボイジャー1号は高利得アンテナですが、メイヴンはそうではありません。そのため、ボイジャー1号の信号は-168dbmで受信されますが、他の探査機よりも受信しやすいのです。地球からそれほど遠くないケプラーは、太陽系外惑星の探査に忙しい時は低利得アンテナで160dbm台半ばの周波数で地球と通信し、二次アンテナではハウスキーピングデータのみを送信します。
スティーブンソン氏は、自分が担当する宇宙船はそれぞれに独自の特性を持っていると語る。ボイジャー2号はミッション初期にコンデンサの故障に見舞われ、主無線が使用不能になったため、スティーブンソン氏と彼のチームは宇宙船との通信にどの周波数を使用するかを検討する必要に迫られた。
それぞれの宇宙船をいかに正確に制御するかを理解することは、彼の仕事におけるスキルの一つだが、ディープ・スペース・ネットワークがまもなく太陽を追う運用に移行するため、このスキルの重要性は薄れていくのではないかと彼は懸念している。現在、キャンベラと他の2つの拠点には24時間体制でスタッフが配置され、4～5人のクルーが勤務している。
機械の台頭
新しい体制が発効すると、乗組員の数は 9 人に増えますが、自動化の強化により、そのチームがネットワークの 3 つのノードすべてを運用することになります。
「私たちは今、自動化に大きく依存しています」とステフェソン氏は言う。しかし、人間が何らかのアクションを開始しなければ何も起こらない。「問題を特定できるコントローラーは常に必要ですが、5～10年後には状況も変わるかもしれません。」
彼が今後予想される変化には、ネットワークの望遠鏡のアップグレードも含まれる。低雑音増幅器と信号処理ソフトウェアの改良によって精度が向上する可能性があるため、必ずしも望遠鏡を大きくする必要はない。キャンベラの増幅器はすでに4.5ケルビンまで極低温冷却されている。
デスクトップのアップグレードも議題に上がっています。スティーブンソン氏は、Solaris 8を搭載したワークステーションを使用していると述べています。Sunの製品への依存が難しくなるにつれ、Linuxが台頭しつつあります。
ボイジャーズも信頼性が低下しているが、スティーブンソン氏は、キャンベラ複合施設の牧歌的な雰囲気の中で仕事に来るのは楽しいからという理由だけでも、彼らがコミュニケーションを維持できるように支援するためにここに留まりたいと考えている。キャンベラ複合施設は、介護から何千マイルも離れているように感じる小さな谷間に位置しながらも、市の郊外からはわずか20分の通勤時間だ。
「3つの駅の中で、ここが一番絵になるんです」とスティーブンソンさんは言います。「まるで田舎で働いているような気分になります。それに、午前3時に散歩に出かけて星空を眺めるのは、本当に特別な時間です。」®
