人工衛星：スプートニクからGPSまで

世界初の人工衛星スプートニク1号は直径58 cm、質量83.6 kgで、約98分で地球を一周しました。

1957年10月4日: ソ連がスプートニク1号（83.6 kg）を打ち上げます。
1957年11月3日: スプートニク2号（508.3 kg）が犬のライカを乗せて飛びます。
1958年1月31日: 米国初の人工衛星エクスプローラー1号。
1958年7月: 宇宙法によりNASAが設立されます。
1961年4月12日: ユーリイ・ガガーリンがボストーク1号で108分かけて地球を一周します。
1999: KARIが地球観測衛星シリーズの初号機KOMPSAT-1を開発します。
2022年6月21日: 韓国のヌリロケットが衛星を高度700 kmの軌道に投入します。
2024年5月27日: 韓国宇宙航空庁（KASA）が泗川に開庁します。

世界に響いたビープ音

1957年10月4日、ソ連が世界初の人工衛星を軌道に投入しました。NASAの歴史部門によると、スプートニク1号はビーチボールほどの大きさで、直径58 cm、質量83.6 kg。楕円軌道を約98分で一周しました。主な仕事は無線でビープ音を送ることだけでしたが、受信機があれば誰でも頭上を通る音を聞けました。一か月後には、508.3 kgのスプートニク2号が犬のライカを乗せて飛びます。米国は1958年1月31日にエクスプローラー1号を打ち上げ、1958年7月には議会が宇宙法を可決してNASAを設立しました。宇宙開発競争の始まりです。

スプートニクから四年もたたない1961年4月12日、ユーリイ・ガガーリンが人類で初めて宇宙に行きました。NASAによると、ボストーク1号は27,400 km/hで地球を回り、飛行は108分続きました。ガガーリンはカプセルの中で着地したのではなく、機外へ脱出してパラシュートで降りました。

人工衛星の仕事

今では数千の衛星が地球を回り、軌道に応じた仕事をしています。高度数百キロメートルの低軌道は鮮明な写真を撮るのに向いており、韓国のKOMPSAT（アリラン）シリーズなどの地球観測衛星が利用しています。地球の自転に伴って、その大部分の上空を通れます。中軌道は測位に適しています。GPS.govによると、GPSは高度約20,200 kmの六つの軌道面に少なくとも24基を配置し、ほぼどこからでも四基以上が見えるようにしています。米宇宙軍は31基の実用GPS衛星を運用してきました。高度35,786 kmの静止衛星は、韓国の気象衛星「千里眼」のように、地球の片側全体を連続して監視します。

韓国から静止衛星はどこに見えるでしょうか。赤道上にあるので、北半球からは常に南の空に見えます。自分と同じ経度の衛星なら、仰角はarctan[(cos φ − 6,378 ÷ 42,164) ÷ sin φ]で求められます。ソウルではφ = 37.6°なので、真南の地平線から約46°です。さらに南の済州では約51°になります。韓国の衛星アンテナがおおむね南を向き、この程度の角度で上を向いている理由です。

GPS受信機は時間を測って位置を求めます。各衛星は自分の位置と、搭載した原子時計の正確な時刻を送信します。受信機は信号が届くまでの時間に光速を掛け、距離を求めます。四基の信号から、三次元の位置と受信機自身の時計のずれを同時に解きます。光は千分の一秒に300 km進むので、非常に正確な時計が必要です。百万分の一秒のずれでも、すでに300 mの誤差になります。

韓国の宇宙開発

韓国独自の打ち上げロケットが実現したのは2022年です。6月21日、KARIが開発したヌリロケット（KSLV-II）が高興の羅老宇宙センターから打ち上げられ、性能検証衛星を目標の高度700 kmの軌道に投入しました。政府は、独自技術で一トンを超える実用衛星を打ち上げた七番目の国になったと発表しました。2024年5月には、今後のロケット、衛星、月探査計画を率いる韓国宇宙航空庁（KASA）が泗川に開庁しました。

衛星が増えると、ごみも増えます。使い終わったロケットの段、動かなくなった衛星、衝突で生じた破片などです。軌道速度では、塗料のかけらでも大きなエネルギーを持ちます。宇宙機関は大きな破片を追跡し、宇宙機がエンジンを噴射して避けることもあります。今では新しい計画に、任務終了後に衛星を軌道から取り除く方法を盛り込むことが求められています。

スプートニク1号	1957年10月4日、83.6 kg、58 cm、一周約98 min
初めて宇宙へ行った人	ユーリイ・ガガーリン、1961年4月12日、108分
GPS	高度約20,200 km、六つの軌道面に少なくとも24基
ヌリの成功	2022年6月21日、衛星を高度700 kmへ
千里眼	韓国の静止気象衛星

スプートニク1号が打ち上げられたのはいつですか？
- 1957年10月4日
- 1961年4月12日
- 1969年7月20日
スプートニク1号は約98分で一周しました。一日に約何周しましたか？（小数第1位まで）
ガガーリンは27,400 km/hで飛行しました。毎秒何kmですか？（小数第1位まで）
地球の片側を常時監視する気象衛星に適した軌道はどれですか？
- 地球低軌道
- 静止軌道
- 月を回る軌道
米国が利用可能な状態を保つと約束しているGPS衛星は、少なくとも何基ですか？
3次元の位置と時計のずれを求めるには、GPS受信機は少なくとも何基の衛星の信号を必要としますか？
光は毎秒300,000 km進みます。百万分の一秒では何メートル進みますか？
2022年6月、ヌリは衛星を高度何kmに投入しましたか？
最も早かったのはどれですか？
- エクスプローラー1号
- ガガーリンの飛行
- スプートニク2号
宇宙ごみが危険なのはなぜですか？
- 放射性物質だから
- 軌道速度では小さな破片でも大きなエネルギーで衝突するから
- 地球に届く日光を遮るから

ポイント

スプートニク1号（1957年10月4日）が宇宙時代を開き、ガガーリンは1961年4月12日に飛行しました。
低軌道は撮影、中軌道は測位、静止軌道は気象観測やテレビ放送に使われます。
GPSは高度約20,200 kmに少なくとも24基あり、四基の信号で位置を決めます。
ヌリは2022年6月21日に高度700 kmの軌道へ到達し、KASAは2024年5月27日に開庁しました。
打ち上げるたびに宇宙ごみが増えるため、対策を計画する必要があります。

このコースの出典 (17)

Town of Auburn MA, Robert Goddard (auburnma.gov/693/Robert-Goddard)
History.com This Day in History, 16 March 1926 (Tsiolkovsky 1903 treatise)
NASA "What Was the Saturn V?" (nasa.gov/learning-resources/for-kids-and-students/what-was-the-saturn-v-grades-5-8)
NASA Earth Fact Sheet (nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html, GM 0.39860 × 10⁶ km³/s², escape velocity 11.186 km/s, sidereal rotation 23.9345 h)
NASA History "The Dawn of the Space Age" (nasa.gov/history/dawn-of-the-space-age)
NASA "April 1961, First Human Entered Space" (nasa.gov/image-article/april-1961-first-human-entered-space)
GPS.gov Space Segment (gps.gov/space-segment)
KARI (kari.re.kr: KOMPSAT-1 1999, Chollian, Nuri launch dates, Danuri contents/193, 194, 196 and news release 2022-12-28)
Korea.kr policy news on the Nuri second launch, 21 June 2022 (korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148902762)
Korea AeroSpace Administration (kasa.go.kr, founded 27 May 2024)
NASA International Space Station Facts and Figures (nasa.gov/international-space-station/space-station-facts-and-figures)
ISS National Lab on Zarya and Expedition 1 (issnationallab.org/iss360/celebrating-the-20th-anniversary-of-the-first-international-space-station-module)
Korea Herald and Korea.net on Yi So-yeon, 8 April 2008 (koreaherald.com/article/10711787, korea.net/NewsFocus/HonoraryReporters/view?articleId=264742)
NASA Apollo pages (nasa.gov/the-apollo-program, nasa.gov/history/apollo-11-mission-overview, nasa.gov/mission/artemis-ii)
NASA Voyager 1 (science.nasa.gov/mission/voyager/voyager-1) and "What is a light-day" (science.nasa.gov/mission/voyager/voyager-1/voyager-1-what-is-a-light-day)
NASA Stennis Lagniappe July 2015 on New Horizons at Pluto (nasa.gov/wp-content/uploads/2015/05/julylagniappe.pdf)
NASA SVS 5534 Parker Solar Probe (svs.gsfc.nasa.gov/5534).

確認日: 2026-10-18