人工衛星の現在地：軌道と今夜の上空通過を調べる模型

この展示で見ているもの

人工衛星は今どこにあるのでしょうか。日付付きの軌道記録から位置を計算すると、2026 年 10 月 20 日には稼働中の衛星が 16,768 基ありました。晴れた夕方、日没の 1 時間後に空を数分眺めると、暗い星が動き始め、点滅せずに横切り、途中で消えることがあります。それが人工衛星です。なぜ見える衛星と見えない衛星があるのでしょうか。

この展示は、公開軌道カタログの稼働衛星をそれぞれの軌道に置き、太陽に照らされた地球の周りに描きます。2026 年 10 月 20 日 06:32 UTC、稼働衛星リストには 16,768 個の物体がありました。時計に合わせて動くため、国際宇宙ステーションが 1 時間半余りで周回する様子、打ち上げ直後の Starlink の列、地球とカメラを一緒に回すと赤道上の輪で静止する衛星を観察できます。

場面は上部の 6 つです。「現在」は衛星全体を示します。「自分の空」は選んだ場所の地上に立ち、その瞬間に地平線より上にある衛星と肉眼で見える可能性があるものを示します。「高度」では試験衛星を 160 km から月より遠くまで上げ、周回時間との関係を確かめます。「軌道」は軌道の種類で色分けします。「破片」は 4 件の分裂で残った破片と、レーダーには小さすぎる破片の推定を示します。「1957 年以降」は Sputnik 1 から現在まで、登録された全ペイロードを年ごとに再生します。

場面の下には 11 問の課題、46 項目の衛星図鑑、20 件の隠れた発見、よくある誤解を正すカード、出典付きの数値表、現在自分の町の上空にある衛星の一覧があります。

最初の 10 秒

最初は地球の縁に近い眺めです。明るい点は日照中の衛星、暗い点は地球の影に入った衛星です。画面の中央付近には、ほかより少し大きく描かれた点が短い列を作り、一緒に動いています。記録時点で最新の Starlink 打ち上げ分で、データ取得の 1 週間前、2026 年 10 月 13 日に同じロケットから放出された 27 基です。数秒後にカメラが引き、列は数千の点の中に消えます。

時計は ×120 から始まり、画面上の 1 秒が軌道上の 2 分に相当します。高度 500 km の衛星は 7 km/s を超える速さでも、この距離から実時間で見ると動きが遅すぎて分かりません。下のボタンは実時間、×120、×1000 を切り替え、「時間の速さ」の操作では、時間が進む速さを約 4,000 倍まで上げられます。

位置データの出所

すべての衛星を一度に目で見ることはできません。代わりにカタログがあります。アメリカ宇宙軍はレーダーと望遠鏡で軌道物体を追い、軌道を表す 6 個の数値と変化を表す数値からなる軌道要素として公開します。T. S. Kelso が 1985 年から運営する CelesTrak は、これを複数の形式で再公開し、稼働衛星、宇宙ステーション、GPS、出来事ごとの破片群などに分類しています。

この展示は 2026 年 10 月 20 日 06:32 UTC に、稼働衛星群、4 つの破片群、少数の個別物体を CelesTrak から一度だけ取得し、ページとともに保存しました。ページ自体は外部に照会しません。場面の隅に日付があるのは、ブラウザー内でその記録から位置を計算するためです。1、2 日以内なら、多くの衛星で数 km 程度の精度があります。1、2 週間たつと、推進器、上層大気の変化、太陽や月の小さな力など、軌道要素が予測できない作用で実軌道が変わり、個々の衛星の位置がずれます。記録が 3 日より古い場合、場面は記録日の同じ時刻を表示し、その旨を示します。

別のファイル SATCAT は、過去に登録されたすべての物体を 1 行ずつ記載しています。名前、所有者、打ち上げ日、落下していれば落下日、最後に判明した近地点、遠地点、軌道傾斜角です。記録日には 71,088 行あり、35,047 個が地球軌道上に残っていました。「1957 年以降」と下部の数値の大半はこのファイルに基づきます。

軌道要素が表すもの

軌道要素は、ある時刻の宇宙空間の楕円を簡潔に記述します。6 個の数値で軌道が定まります。平均運動は 1 日の周回数で、記録日の ISS は 15.489 周でした。離心率は楕円の細長さで、円の 0 から非常に細長い楕円の 1 に近づきます。軌道傾斜角は赤道に対する傾きで、ISS は 51.6°、両極付近を通る衛星は約 98° です。昇交点赤経は、北向きに赤道を横切る位置を恒星に対して表します。近地点引数は、軌道上で最低点がどこにあるかを表します。平均近点角は、元期と呼ぶ基準時刻に衛星が軌道のどこにあったかを表します。

低軌道ではさらに 2 つが重要です。B* と呼ぶ抗力項は、薄い上層大気が衛星をどれほど減速させるかを記述します。元期は時刻の印です。この記録の ISS の元期は 10 月 19 日 18:10:54 UTC で、取得の約 12 時間前でした。

SGP4：6 個の数値から位置へ

任意の時刻の位置を求めるには、元期、つまり基準となる時刻から軌道を先へ進めるための一連の数式、軌道伝播モデルが必要です。カタログの軌道要素は SGP4 という特定のモデル向けに作られています。Felix Hoots と Ronald Roehrich が 1980 年に Spacetrack Report No. 3 として発表し、2006 年には David Vallado、Paul Crawford、Richard Hujsak、T. S. Kelso が、修正して詳細な説明を付けた版と、どの実装でも同じ結果を再現できるはずの試験例を公開しました。

SGP4 は衛星に働く力をすべて模擬するものではありません。地球の扁平さ、大気抵抗、225 分を超える軌道では太陽と月の引力について、主な影響を閉じた数式で表す解析モデルです。カタログの軌道要素の値も、この同じモデルを使って観測に当てはめて求めているため、SGP4 で読むと、その要素から得られる最良の位置になります。より精密でも別の伝播モデルをこの数値に使うと、結果は悪くなります。

この展示の数値、隅の ISS の位置、点をタップしたときに開く詳細カードに表示される情報、町の上空の衛星一覧は、すべて SGP4 に基づきます。MIT ライセンスのオープンソース JavaScript 版 satellite.js 7.1.0 を使います。Vallado らの公表試験例には、カタログ番号 5 の Vanguard 1 もあり、照合結果は 10 万分の 1 km の桁まで一致しました。

さらに、記録時点の ISS の位置を、独自に用意した軌道要素と独自の計算を使って位置を求める、独立した公開追跡サービスと比較しました。南緯 6.53°、西経 90.81°、高度約 420 km の 2 つの位置は、0.91 km 離れていました。

1 万基の衛星を描く方法

1 万個の物体に毎秒 60 回 SGP4 を計算すると、携帯電話が処理に使える時間のかなりの部分を、それだけで消費してしまいます。そのため、展示画面で衛星の点を描く際には、計算の負担がもっと少ない方法を使っています。各点は、楕円の大きさと形、傾き、昇交点、近地点、基準時刻の軌道上の位置をグラフィックスチップに渡します。チップ上の小さな処理が毎フレーム、全点についてケプラー方程式を解きます。時間がたつにつれて軌道が実際とずれてしまわないよう、各点には、地球の赤道の膨らみがそれぞれの軌道に与える緩やかな回転の情報も持たせています。多くの軌道で昇交点は西へ動き、ISS では 1 日約 4.9°、近地点も軌道面内で回転します。

これは計算を簡略化したもので、そのためにどれほどの位置のずれが生じるかは、実際に測って確かめられます。ISS の点と SGP4 の差は、記録時点で 11.4 km、1 日後で 18.0 km、3 日後で 50.7 km です。318 個の標本では、1 日後の差の中央値が 13.7 km でした。直径 12,742 km の地球では、ほとんどの倍率で 1 ピクセル未満です。上空の一覧など精度が必要な場面では SGP4 に戻ります。

人工衛星はいくつあるのか

何を数え、誰の集計を使うかで答えは変わり、出典によって 2 倍以上違います。

この記録の CelesTrak 稼働リストには 16,768 個あります。挙動と公開情報から、まだ働いていると判断した衛星のリストです。同日の全カタログ SATCAT では、運用状態を問わず軌道上にあるペイロードが 20,157 個、ロケット本体が 2295 個、登録破片が 12,540 個、種類不明の物体が 55 個でした。

欧州宇宙機関の宇宙破片担当部門は独自の統計を持っています。2026 年 7 月 31 日の報告では、これまで軌道に投入された約 27,490 基のうち約 18,850 基が宇宙に残り、約 15,900 基が稼働中でした。監視網が定期的に追跡する物体は約 47,140 個でした。

Union of Concerned Scientists は長年、稼働衛星の著名なデータベースを運営しました。最終更新の 2023 年 5 月 1 日時点では 7560 基でした。その後は更新を休止しているため、この数はその日付の値であり、現在と直接比較すべきではありません。

どの数も誤りではありません。日付、稼働とみなす基準、正式登録前の物体を含めるかが違います。場面下の数値表は、それぞれの出典を併記します。

3 基中 2 基が Starlink

稼働衛星 16,768 基のうち 11,150 基は SpaceX のインターネット網 Starlink に属します。3 基に 2 基です。次の大きな群はずっと小さく、OneWeb が 651 基、Amazon の Kuiper が 391 基、中国の Qianfan が 257 基、Guowang が 234 基です。

Starlink ボタンを押すと、その衛星だけを表示します。大半は高度約 460 から 480 km の層を飛び、赤道に対する軌道面の傾きは 43°、53°、70°、約 97° で、人が暮らす地域の大部分を覆います。軌道面は金色の点の曲がった帯として見え、特に高速再生では各面が線になります。

ページを軽くするため、Starlink は 3 基に 1 基、OneWeb は 2 基に 1 基を表示します。カタログ番号で選び、特定の軌道層に偏らないようにします。最新の Starlink 3 回の打ち上げ分は全機表示します。数値は常に全数で、間引くのは点だけです。稼働衛星の表示は合計 9063 基で、16,768 基を表します。

最新の Starlink が列車に見える理由

Falcon 9 は Starlink の束を、高度約 280 から 350 km で一度に放出します。直後は同じ軌道面で前後に並び、ゆっくり離れます。地上の暗い空からは、空を横切る数珠のように見え、多くの打ち上げ後に奇妙な光として報告されました。天文学者 Jonathan McDowell は 2020 年の Starlink 研究で、数日間は列を保ち、その後数週間かけて推進器で運用高度まで上がり、個々の予定に従って動くにつれて列が崩れると説明しました。

この記録の最新群は 10 月 13 日に打ち上げられ、まだ高度約 290 から 310 km にあり、2 つの塊に分かれていました。冒頭の眺めは大きい方を中心にしています。9 月 20 日と 28 日の古い 2 群は、約 360 km と 345 km まで上がり、すでに軌道に沿って広がっていました。

国際宇宙ステーション

ISS は端から端まで約 109 m ある、軌道上最大の構造物です。2000 年 11 月以来、人が途切れず暮らしています。記録では高度 415 から 424 km、傾斜角 51.6° の軌道を、92.97 分で 1 周、7.66 km/s で飛んでいました。

傾きが見える範囲を決めます。51.6° の軌道は北緯と南緯 51.6° まで届き、それ以上には行きません。北緯 37.6° のソウルでは真上を通れます。約 52° より北のスコットランド北部やアラスカなどでは真上には来ず、南の低い空に見えると、NASA の Spot the Station は説明しています。

ISS は破片も避けます。追跡物体が数 km 以内に近づき、衝突確率が 1 万分の 1 を超えると予測されると、通常は推進器を噴射します。NASA の破片担当部門の FAQ は、1999 年からの回避を 41 回と数えています。例えば 2025 年 4 月 30 日には、2005 年に打ち上げた中国ロケットの破片を避けるため、Progress 補給船が 3 分 33 秒噴射しました。

ステーションと一緒に飛ぶ物体もあります。接続中の Crew Dragon、Soyuz、Progress などにも独立したカタログ項目があり、同じ動きをします。「現在」では ISS の点と重なります。

Tiangong とほかの有人宇宙船

中国の宇宙ステーション Tiangong には 2021 年から人が滞在しています。記録では高度 384 から 386 km と ISS より少し低く、傾斜角が 41.5° なので北ヨーロッパの緯度までは届きません。周期は 92.25 分でした。Shenzhou 有人船と Tianzhou 補給船が接続していました。

「有人」で絞ると、ステーションとその宇宙船だけになります。15 個という小さな集団なので、2 つのステーションの高度がどれほど近く、傾きがどれほど違うかを比べやすくなります。

高度が周回時間を決める

ISS は 1 時間半で周回するのに、赤道上の気象衛星はなぜ丸 1 日かかるのでしょうか。1619 年、Johannes Kepler は惑星の周期の平方が太陽からの距離の立方に比例すると見いだしました。後に Isaac Newton が理由を示し、地球を回るものにも同じ法則が成り立ちます。

T = 2π √(a³ / GM)

ここで a は軌道長半径で、円なら地球半径と高度の和です。GM は地球の重力パラメーターで、IERS Conventions の値は 398,600.4418 km³/s² です。ISS を例に、この式で計算してみましょう。高度を 420 km、地球の赤道半径を 6,378.137 km とすると、軌道長半径は a = 6,798.137 km となります。a³ = 3.1417 × 10¹¹ km³、a³/GM = 788,190 s²、その平方根が 887.8 s、さらに 2π 倍すると 5,578 s、つまり 92.97 分です。カタログに記された ISS 自身の平均運動を使っても、同じ値を確かめられます。1 日の 1,440 分を 15.489 周で割ると、1 周は 92.97 分になります。

「高度」では試験衛星を 160 km から月より遠くまで動かせます。1 周するのにかかる時間は、展示画面の隅と、衛星に付いたラベルの両方に表示されます。そこには、衛星の速さ、1 日に何周するか、そして 1 周のうち地球の影の中で過ごせる時間の割合の最大値も、一緒に表示されます。次の高度を試せます。

• 420 km：92.97 分、1 日 15.4 周。
• 20,200 km：約 12 時間、1 日 2 周。GPS 衛星の高度です。
• 35,786 km：23 時間 56 分 4 秒、地球の自転 1 回につき 1 周です。
• 377,900 km：月の平均距離から地球半径を引いた高度で、27.45 日です。

最後の値は意図的に少しずれています。恒星を基準にした月の実周期は 27.32 日です。上の式では、月そのものには質量がないものとして計算しています。しかし実際には、月は地球の質量の 1.23% を持ち、地球と月の両方が、互いに引力を及ぼしています。GM に両方の質量の和を入れると 27.29 日で、観測値に近づきます。

高いほど遅い理由

地球からもっと遠くを回る衛星は、その高い場所にとどまるために、もっと速く動く必要があるのではないかと感じるかもしれません。実際は逆です。円軌道の速さは √(GM/r) なので、遠いほど遅くなります。ISS は 7.66 km/s、GPS は 3.87 km/s、静止衛星は 3.07 km/s、月は約 1 km/s です。

高い軌道では、衛星が進む速さが遅くなるうえに、1 周する道のりも長くなります。そのため、1 周にかかる時間は、地球からの距離の増え方よりも速く増えます。地球中心からの距離を 2 倍にすると、2³ = 8、√8 = 2.8 なので、周期は 2.8 倍です。

地球の周りを落ち続ける

衛星は重力がなくなって浮いているのではありません。ISS の高度でも重力は地上の約 88% です。地球の平均半径 6371 km を使うと比は (6371 / 6791)² = 0.88 です。ステーションは常に落下しています。同時に横向きに 7.66 km/s で動くため、地面が落下と同じ速さでその下から曲がって遠ざかります。乗員とステーションが一緒に落ちるため、無重力に感じます。

Newton が山の上の大砲で描いた考え方です。弾を速く撃つほど遠くに落ち、適切な速さでは地面が落下と同じ速さで曲がって遠ざかるため、いつまでも着地しません。その速さは高度で決まり、上の式に戻ります。

低軌道と最も混み合う層

稼働衛星 16,768 基中 15,955 基、95% が地球低軌道を飛びます。この展示では周期 128 分未満、おおよそ高度 2000 km 未満と定義します。低軌道は到達費用が少なく、小型カメラや高速無線通信にも近さが有利です。薄い空気が故障衛星を数年で引き下ろすため、自然に片付く面もあります。

「高度」のグラフは、100 km 刻みで稼働衛星を数えます。特に高いのは 400 から 500 km で、全稼働衛星の約 3 分の 2 に当たる 10,590 基があり、大半は Starlink です。続いて 500 から 600 km が 1681 基、OneWeb の飛ぶ 1100 から 1200 km が 544 基です。

ESA の 2025 年宇宙環境報告も同じ変化を指摘しました。衛星群のうち 500 km 未満を使う割合が増え、抗力で故障衛星が早く落下します。550 km 付近では、脅威となる破片物体が稼働衛星と同じ桁の数に達したとしています。

太陽の時刻に合わせる軌道

多くの地球観測衛星は約 98° で、両極上空をわずかに逆向きに傾いて飛びます。例えば、今回の記録にある Landsat 9 は、高度 702 km、軌道傾斜角 98.22° で地球を回っていました。傾斜角は、こうした値になるよう慎重に選ばれています。地球の膨らみは、あらゆる衛星の軌道面をゆっくりと回転させます。軌道が 90° より少し大きく傾いている場合、その回転は東向きになります。適切な傾きなら 1 日 0.9856°、1 年で 1 回転となり、太陽と歩調が合います。毎日同じ地方太陽時に各緯度を通るため、毎回撮る写真の光の当たり方や影の条件を、よく似たものにそろえられます。

展示の軌道計算は、点を動かす膨らみの項からこの傾きを求められます。高度 700 km では 98.19° となり、Landsat 9 との差は数百分の 1 度です。

中軌道：測位衛星

低軌道と静止衛星帯の間には広い空間がありますが、稼働衛星は 186 基だけで、大半は測位衛星です。GPS.gov によると、アメリカのシステムは高度約 20,200 km を 1 日 2 周し、6 つの軌道面に配置されています。2023 年 7 月時点で運用中は 31 基でした。記録の稼働リストには予備を含む NAVSTAR という名前の物体が 40 個あります。ロシアの GLONASS は少し低い約 19,100 km、ヨーロッパの Galileo は少し高く、中国の BeiDou は中軌道、静止軌道、傾いた 24 時間周期の軌道を組み合わせます。

「軌道」では、これらの緑の点が、低軌道の密な青いもやのはるか外側にまばらな殻を作ります。携帯電話が同時に 4 基を見るには、この広がりが必要です。地球を広く見渡せる高さと、常にいくつかが上空に来るだけの軌道面が必要なのです。

静止衛星帯

赤道上空 35,786 km では、周回時間が恒星を基準にした地球の自転と正確に一致し、23 時間 56 分 4 秒になります。ESA の説明では、ここで赤道上を西から東へ飛ぶ衛星は地球と同じ歩調で回り、同じ地点の上に静止して見えます。地上のパラボラアンテナは、一度向ければ動かす必要がありません。

「軌道」では、稼働リストの静止衛星 575 基が細い輪を作ります。「地球とともに回転」を押すと、カメラが地球と回り、輪が止まって、ほかの衛星だけが走り抜けます。衛星が休んでいるわけではなく、1 周 265,000 km の円を約 3.07 km/s で進んでいます。

この輪には韓国の気象衛星もあります。Chollian 2A とも呼ばれる GEO-KOMPSAT-2A は、記録では東経 128.27°、緯度 0.00° にありました。割り当て位置の東経 128.2° との差は 0.15° 以内です。

長楕円軌道

北の高緯度地域では、静止衛星は地平線近くに見え、建物や山に遮られます。1960 年代に Molniya 通信衛星を開発したソ連の技術者は、傾斜角 63.4°、周期半日の長楕円軌道を選びました。NASA の軌道カタログは離心率を 0.722 としています。衛星は南半球の低い地点を急速に通り、1 周の約 3 分の 2 を北の高い上空でゆっくり動きます。高緯度向けの静止衛星に近い働きです。

63.4° は偶然ではありません。通常、地球の膨らみが楕円を軌道面内で徐々に回すため、最高点が南へ移ります。63.4° の場合に限り、この回転が止まります。1990 年に気象観測用 Molniya 軌道を論じた Kidder と Vonder Haar は、周期 717.74 分、遠地点高度約 39,750 km と記しています。

記録のロシア通信衛星 Meridian 7 はこの軌道を使い、周期 717.83 分、傾斜角 63.45°、高度 2635 から 37,722 km です。「軌道」ではピンクの線で示し、地球とともに回転する表示では、北の上空に長く留まる様子が見えます。

遠い衛星

少数ですが、これよりはるかに遠くまで行く衛星もあります。NASA の惑星探査望遠鏡 TESS は約 119,000 から 364,000 km を往復し、ほぼ月までの距離に達します。月の引力によって軌道が乱されて外れてしまうのではなく、逆に安定した状態を保てるよう、月の公転周期の半分、13.7 日で回る設計です。Ricker らが 2015 年に設計を説明しました。記録では周期が 14.2 日に延びていました。

1999 年打ち上げの Chandra X 線天文台は、月までの約 3 分の 1 に当たる約 136,000 km まで行き、2.6 日ごとに 12,600 km に戻ります。同じ 1999 年の ESA の XMM-Newton は 2 日弱の周期です。NASA の MMS 4 機は 171,000 km まで編隊飛行し、地球磁場のつながりと切断を調べます。

これらの衛星を見るには、「軌道」を開いて、はるか遠くから見渡せるところまで縮小してください。ピンクの楕円に比べ、静止衛星の輪は小さく見えます。

自分の空

「自分の空」では選んだ地上の場所に顔のない滑らかな人形を置き、その上に空のドームを描きます。各衛星の見える方向を、北から東回りに測る方位角と、地平線からの仰角で求めます。

計算は 3 段階です。WGS 84 の地球形状で地上の場所を空間上の点にし、時計に合う恒星時まで地球を回して、衛星との位置関係を合わせます。次に自分から衛星への線を東、北、上の成分に分け、2 つの角度を求めます。

ドームの距離尺度は実際とは違います。高度 420 km の衛星も、35,786 km 離れた衛星も同じドームに描き、正しいのは方向だけです。距離は場面下の一覧に示します。

都市を選ぶ、緯度と経度を入力する、ブラウザーから現在地を取得する方法があります。情報は外部に送られず、このブラウザーにだけ保存されます。

衛星が見える条件

衛星には地上から見えるほど明るい灯火はありません。月と同じく、反射する太陽光を見ています。したがって 2 つの条件が同時に必要です。空が暗いことを、この展示では太陽が地平線下 6° より低いことと定義します。さらに衛星自身は地球の影の外で太陽光を受けている必要があります。

日没直後にはこの組み合わせがよく起こります。地面は影でも、数百 km 上の衛星からは太陽が見えます。夜が進むと地球の影が空に上がり、真夜中ごろには低軌道の衛星の大半がその中に入ります。NASA の Spot the Station は、ISS が見えるのは日の出や日没の前後数時間だと説明します。

「自分の空」で「日没後」を押すと、その場所の夕方の薄明に移ります。日照中の点が暗い空に光り、数が表示されます。ただし実際にすべてが見えるわけではありません。明るさは大きさ、太陽光の角度、距離にも左右され、小さな衛星の大半は肉眼には暗すぎます。一覧は仰角 10° 超、距離 2000 km 未満、日照中、暗い空という幾何学的条件を満たすものに印を付け、明るさは判定しません。測位衛星や静止衛星は一晩中日照中でも、数万 km も遠いため肉眼では見えません。

周回ごとの地球の影

「現在」で「地球の影」を有効にすると、影の中の衛星が暗くなります。この展示では、地球の影を、地球と同じ幅を持ち、太陽とは反対の方向に伸びる円柱として扱っています。この形でも、低い軌道の衛星が影に入る時刻と出る時刻は、数秒程度の精度で求められます。

低軌道の衛星が暗闇にいる時間はどれほどでしょうか。太陽が半径 r の円軌道面内にあるとき、暗い弧の角度は 2 × arcsin(R/r) です。ISS の場合、地球の中心からの距離は r = 6,798 km なので、2 × arcsin(0.938) = 139.5°、1 周の 38.8% で、92.97 分中の 36 分です。太陽の位置が軌道面から大きく外れると、1 周のうち暗闇を通る時間の割合は小さくなります。季節によっては、ISS が何日間も続けて太陽の光を受けたままになることもあります。高い軌道ほど影の時間は短く、静止衛星は春分と秋分の前後だけ通り、1 日最大約 70 分です。同じ式に r = 42,164 km を入れると求まります。

追跡されているもの

破片、すなわち宇宙ごみは、役目を終えた衛星、使用済みロケット段、爆発や衝突の破片など、目的を失った軌道上の物体です。記録日の公開カタログには、地球軌道上の登録破片 12,540 個とロケット本体 2295 個がありました。ESA は、監視網が定期追跡する物体を約 47,140 個、1957 年以降の分裂、爆発、衝突などの破砕事象を 660 件超と数えています。

危険を生むのは速さです。NASA の破片担当部門によると低軌道の速さは 7 から 8 km/s、2 物体の平均衝突速度は約 10 km/s、最大 15 km/s です。この速さでは 1 cm 程度の破片でも衛星を機能停止させます。

「破片」ではカタログの破片群から 4 件の事象を選び、事象ごとに色分けし、背後の稼働衛星を薄く表示します。

Fengyun-1C、2007 年

2007 年 1 月 11 日、中国のミサイルが旧気象衛星 Fengyun-1C に衝突しました。衛星は高度 845 から 865 km、傾斜角 98.6° のほぼ極軌道でした。NASA の Orbital Debris Quarterly News は、50 年間で最悪の単独の低軌道汚染と呼びました。破片が広がった領域は、高度 200 km から 4,000 km を超えるところまで達し、大半は数十年から数世紀残る軌道に入りました。NASA は 1 cm 以上の破片を最大 35,000 個と推定しました。

公開カタログには、Fengyun-1C から生じた破片が 3,534 個登録されています。ほぼ 20 年が過ぎた今回の記録日にも、そのうち 2,314 個がまだ地球の軌道上にありました。「破片」の赤い点は、そのうち、現在の軌道要素が得られた 1,978 個の破片を表しています。

Iridium 33 と Cosmos 2251、2009 年

2009 年 2 月、完全な衛星同士の偶発的衝突が初めて起きました。稼働通信衛星 Iridium 33 と、運用を終えたロシアの Cosmos 2251 です。NASA の破片担当部門によると、破片は通信・地球観測衛星の多い 800 km 付近に集中し、群全体は 200 から 1700 km に広がりました。Cosmos 2251 は Iridium 33 の約 2 倍の破片を生み、質量比に近い結果でした。

カタログには Cosmos 2251 の破片が 1716 個、Iridium 33 が 656 個あります。記録ではそれぞれ 610 個と 115 個が軌道上に残っていました。

Cosmos 1408、2021 年

2021 年 11 月 15 日、ロシアは自国の運用終了衛星 Cosmos 1408 をミサイルで破壊しました。高度約 480 km だったため、破片は ISS に近い高度で生じ、ステーションは群を避ける必要がありました。NASA の破片担当部門は 2022 年 3 月の会報で報告しました。

登録された破片は 1806 個です。記録日に残るのは 4 個でした。480 km では上層大気が十分濃く、大半を数年以内に引き下ろします。紫の点がほぼ消えたのは、低軌道が自然に片付くためです。

誰も追跡できない破片

低軌道ではレーダーと望遠鏡が約 10 cm までの物体を捉えます。それ以下は、回収機材の衝突痕、特別なレーダー観測、破砕シミュレーションを基にした統計モデルで数えます。ESA の MASTER-8 モデルの 2026 年 2 月の基準集団は、10 cm 超が約 68,450 個、1 から 10 cm が約 150 万個、1 mm から 1 cm が約 2 億 3000 万個と推定します。

「破片」の「追跡できない破片」ボタンは灰色の群を加えます。展示はこれをモデルと明示します。灰色の 1 点が 150 万個のうち 100 個を表します。軌道は追跡中の低軌道物体から借り、向きと位置をランダムにして、追跡集団と同じ高度分布にしています。実際の破片の位置は誰にも分かりません。

破片はいつまで残るのか

高度で決まります。NASA の破片担当部門によると、600 km 未満では通常数年以内に地球へ落ちます。800 km では数世紀、1000 km 超では 1000 年以上かかることがあります。静止衛星帯には空気がまったくなく、移さなければ運用終了衛星は残り続けます。そのため運用者は寿命末期に数百 km 高い墓場軌道へ上げます。

規則も厳しくなりました。アメリカの Federal Communications Commission は 2022 年、認可する低軌道衛星の運用終了後の離脱期限を、従来の 25 年から 5 年にする規則を採用しました。ESA の 2026 年報告によると、1 日約 10 個が打ち上げられ、3 個超の壊れていない物体が再突入する中、寿命末期に意図的に落とす衛星が増えています。

ケスラーシンドローム

1978 年、NASA の Donald Kessler と Burton Cour-Palais は、衛星が増えると何が起こるかを問いました。衝突による破片生成が抗力による除去を上回り、その破片が次の衝突を起こします。地球の周りの破片帯は自律的に増えるという答えでした。

ESA の 2025 年報告は、一部の領域ではすでにその段階を超えたという科学的合意があるとします。追加の打ち上げがなくても、破砕による増加が再突入を上回ります。増加を止めるには能動的な破片除去が必要だと結論します。軌道が使用不能になるまでの速さは、今後の打ち上げ数と規則の遵守度にモデルが依存するため、意見が分かれます。

1957 年以降

1957 年 10 月 4 日、ソ連が Sputnik 1 を打ち上げました。直径 58 cm、質量 83.6 kg の磨かれた球で、約 98 分で周回し、3 か月後に落下しました。11 月に Sputnik 2 が加わり、1957 年末には 2 個のペイロードが軌道上にありました。

「1957 年以降」は、公開カタログで地球を回った記録と近地点・遠地点が分かる全ペイロード 27,561 個を示します。年スライダーは各年末に残っていたものを表示します。カタログには軌道の大きさ、形、傾きしかなく、衛星の位置はないため、向きと軌道上の位置はランダムです。群の形は実際に基づきますが、個々の点の位置は違います。

隣のグラフは軌道上のペイロードの正確な数です。

• 1970 年：457
• 1990 年：1943
• 2000 年：3215
• 2010 年：3882
• 2019 年：5526
• 2020 年：6645
• 2023 年：12,464
• 2025 年：17,552
• 2026 年 10 月 20 日：20,303

60 年間は年間およそ 100 個ずつ増え、その後急増しました。打ち上げ数は 2019 年が 453 個、2020 年が 1235 個、2025 年が 4492 個で、大半は Starlink です。2019 年末から記録日までに、軌道上のペイロード数は 3.7 倍になりました。

最古の現役軌道物体は Sputnik ではありません。1958 年 3 月 17 日打ち上げの Vanguard 1 で、NASA は地球を回る最古の人工物と呼びます。太陽光で動く最初の衛星でもありました。記録では高度 651 から 3819 km で、最低点も空気の影響をほぼ受けない高さです。

自分の誕生日

実験欄に誕生日を入力すると、同じカタログでその月の初日に軌道上にあったペイロード数を調べます。また、自分が生まれた年に何基が打ち上げられたか、現在の数はその当時の何倍に増えたかも表示します。1990 年 1 月に生まれた人は、頭上に約 1,800 個の衛星がある時代に生まれました。2020 年 1 月に生まれた人の場合は、6,000 個未満でした。現在、地球の軌道上にある数は 20,000 個を超えています。

天文学者と明るい衛星

衛星が増えると、望遠鏡の長時間露光に写る筋も増えます。European Southern Observatory の Hainaut と Williams は 2020 年、大規模衛星群が ESO 望遠鏡の画像を横切る頻度を推定しました。影響が強いのは薄明で、低軌道衛星に光が当たり空が暗いときです。「自分の空」と同じ条件です。Tyson らは、数夜ごとに南天全体を撮る広視野カメラを持つ Rubin Observatory への影響をモデル化し、衛星を暗くし、観測計画を工夫すると被害は減るがなくならないとしました。NOIRLab と American Astronomical Society が 2020 年に開いた SATCON1 は、運用者と天文台への提言をまとめました。

宇宙天気

太陽は衛星を落下させることもあります。2022 年 2 月 3 日、SpaceX は Starlink 49 基を近地点約 210 km の低い初期軌道へ打ち上げました。2 月 3、4 日の中程度の磁気嵐が上層大気を加熱・膨張させ、抗力を増しました。49 基中 38 基は運用高度に上がれず、数日以内に再突入しました。Dang らは太陽フレアとコロナ質量放出から大気までを追跡し、NOAA の Space Weather Prediction Center の Fang らは衛星経路での密度増加を推定しました。

場面でも、最新の Starlink の列など最も低い衛星ほど、空気に左右されやすいことが分かります。

軌道上の韓国

公開カタログには韓国所有のペイロードが 96 個あり、記録日には運用状態を問わず 85 個が軌道上にありました。最初は 1992 年 8 月 10 日打ち上げの KITSAT-1、Uribyol 1 です。「現在」の韓国ボタンは稼働リストの衛星を強調します。静止気象衛星 GEO-KOMPSAT-2A、海洋・大気質観測の姉妹機 GEO-KOMPSAT-2B、Koreasat 放送衛星、KOMPSAT 地球撮像衛星、小型の NEONSAT などがあります。

モデルと現実の違い

場面には簡略化があります。どこが違うかを示します。

• 点は完全な SGP4 ではなく、ケプラーの法則と地球の膨らみの項で動きます。上記の実測では、半数の衛星の差が 1 日後に約 14 km 以下でした。
• Starlink は 3 基に 1 点、OneWeb は 2 基に 1 点です。最新の Starlink 3 回分と、それ以外の衛星は全数です。
• 記録は一時点です。その後に軌道変更した衛星も、現在地ではなく記録が予測する場所にあります。
• 地球の影は円柱です。実際には半影というぼやけた縁があり、大気が太陽光を曲げて入れるため、出入りは徐々に起こります。
• 「見える」は幾何学的条件です。明るさはカタログにない大きさ、形、反射率、角度に左右されます。
• 灰色の破片群は ESA モデルの推定を、借りた軌道に配置したものです。
• 「1957 年以降」の軌道上の位置はランダムです。
• 衛星は数ピクセルの点です。この尺度では幅 109 m の ISS も 1 ピクセルの 1000 分の 1 未満です。
• 地球の地図は粗い公開陸地輪郭を滑らかにし、仮の雲を加えています。

案内ツアーと実験欄

パネルの案内は 14 段階で、Starlink の列、ISS、影、自分の空、3 高度でのケプラーの法則、軌道の種類と静止する帯、破片群、1957 年からの再生へ進みます。それぞれの段階で、その内容に合わせた展示の場面が設定されます。どの段階でも、好きなところでツアーを止め、周囲を見回すことができます。

展示画面の下にある実験欄には、場所と誕生日を入力するパネル、SGP4 で計算した上空の衛星一覧、11 問の課題、数値表、8 群 46 項目の衛星図鑑、隠れた発見、誤解を正すカードがあります。獲得した星、見つけた発見、図鑑に集めた項目は、使っているブラウザーの中に保存されます。