日本のチーム、地上からレーザーパルスで高空通信プラットフォームを追跡する技術の実証に成功

日本のSoftBank、法政大学および国立極地研究所は、地上からレーザーパルスを用いて高空通信プラットフォームを追跡する手法を実証し、将来の地上、成層圏、人工衛星間の光接続に向けた重要な一歩を踏み出した。今回の実証では、米国企業Sceyeが運用するLTA型高空プラットフォームステーション（HAPS）に搭載されたコーナーリフレクター（CCR）が使用された。地上に設置された小型可搬型のレーザー測距システムがHAPSを継続的に追跡し、同プラットフォームが成層圏を飛行中に、リフレクターから反射されて戻ってくるレーザーパルスを検出した。

SoftBankによると、2026年9月8日までに3機関が調査した公開情報に基づき、成層圏HAPSを対象としたこの特定の形式の地上レーザー測距の実証は世界初である。

なぜレーザー反射のテストを行うのか

なぜHAPSに対してレーザー反射を行うのか？この実験は、従来のレーザー通信の実証よりもシンプルに聞こえるかもしれない。HAPSは光ターミナル経由でデータを送信するわけではなく、受動的なリフレクターを運んでいるためである。CCRは、入射光をどのような角度で受けても光源側へ返すように設計されている。これをHAPSに搭載することで、研究者は地上局が移動するプラットフォームを継続的に捕捉・追跡し、レーザー光を正確に向け、極めて微弱な反射信号を検出できるかを試験できる。HAPSプラットフォームは地上から約20キロメートルの高度で運用され、その位置と姿勢は常に変化している。

したがって、通信システムは機体を捕捉して光学的に取得し、狭いレーザー光を正確に向け続け、移動中でも追跡を維持する必要がある。SoftBankはこれら一連の機能をPAT（Pointing、Acquisition、Tracking：指向、取得、追跡）と呼んでいる。今回のCCR試験により、光通信ターミナルを完全に搭載する前に、こうした課題を検討することが可能となった。

レーザー測距から光通信への実証は2026年8月23日および24日に行われ、その前日の8月22日に予備観測とソフトウェア調整が実施された。HAPSは高知県の室戸岬沖の水域で運用された。地上システムはHAPSを継続的に取得・追跡しながら、CCRに向けてパルス状のレーザー光を送り、反射信号を受信した。この実験ではまた、レーザー信号が地上と成層圏の間を伝搬する際の減衰量のデータも取得された。これらの大気に関する情報は、将来のHAPS光通信機器に対する要件、たとえばターミナルの搭載方法および運用方法の決定に役立てられる。

このテストは技術的に困難でもある。というのも、CCRが反射する光ビームは非常に狭い角度範囲でしか戻ってこないためである。SoftBankによれば、人工衛星レーザー測距に求められる指向および受信の追跡精度は、従来の光通信接続と比べておよそ1桁高い。

特筆すべき点として、実験で使用されたレーザー出力は高くなく、有人航空機がHAPSの方向へ向かってくるのをシステムが検知した場合には送信を停止する仕組みとなっている。今回の実証はこれまでの取り組みのうえに立ち、光通信が成層圏と地上との間で機能することを示した先行研究に基づいている。2005年には、ドイツ航空宇宙センターのSTROPEX実験により、高度約22キロメートルの成層圏気球から地上局へ1.25 Gbit/sの光ダウンリンクを行う実証が行われた。米国海軍のPacific Naval Information Warfare Centerもまた、高高度気球実験として成層圏光リンク実証（SOLD）を開発し、光通信技術のリスク低減を図っている。

SoftBankのアプローチは異なり、光ターミナルと地上との間で通信データを送受信するのではなく、往復のレーザー経路、すなわち「地上 → HAPS → 地上」を構築した。

将来の通信システムの発展方向

次のステップは光による接続である。CCR単体ではデータ伝送ができない。CCRは受動的な素子であるためである。将来の通信システムではHAPSに光トランシーバーを搭載し、地上局や人工衛星との接続を維持しながらレーザー信号を送受信できることが求められる。SoftBankによれば、自社で開発中の光通信ターミナル向け追跡システムはレーザー測距システムと同じソフトウェアアーキテクチャーを用いており、今回の実証で得られた知見を次の段階へ活かすことができるとしている。SoftBankのより広範な目標は、HAPSプラットフォームを光リンクによって地上ユーザーとインフラ、さらには将来的には低軌道衛星（LEO）と結びつけ、異なる階層間のネットワークを高容量で結ぶ三次元通信網を構築することである。

SoftBankはすでにSceyeとHAPS通信サービスの試験を実施しており、スマートフォンの接続も検証している。2027年以降の商業化を目指して取り組んでいる。今回の最新実証は、こうしたネットワークが解決しなければならない根本的な課題、すなわち高度20キロメートルを移動するプラットフォームとの間のレーザーリンクを確実に捕捉し、追跡し、維持することに取り組んだものである。

項目	仕様
HAPSの種類	LTA
運用高度	約20キロメートル
レーザー伝送速度	1.25 Gbit/s

レーザーパルス技術の潜在的な影響

この技術の成功した実証は、光通信の高空プラットフォーム応用における可能性をさらに広げたことを示している。レーザーパルスによる追跡を通じて、研究者は高空を移動するプラットフォームの追跡という課題を克服し、将来の通信システムのための基盤を築くことができる。技術の発展に伴い、地上と成層圏および低軌道衛星との間の接続能力が向上し、より効率的なデータ伝送と通信網の構築の促進につながるだろう。これは将来の通信インフラの発展にとって重要な意義を持つ。