中地球軌道（MEO）とは？

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• 中地球軌道（MEO）は、低地球軌道（LEO）と静止軌道（GEO）の間の宇宙の特定領域を指します。
• MEO 衛星は、通常、地球表面から 2,000～36,000 キロメートル（1,243～22,300 マイル）の高度範囲を占めます。
• MEO 衛星は、全地球測位システム（GPS）に代表される、世界の航法システムにおける重要な役割で最もよく知られています。

中地球軌道（MEO）衛星は、低地球軌道（LEO）衛星より高く、静止軌道（GEO）衛星より低い高度で地球を周回します。MEO 軌道は、中間円軌道（ICO）とも呼ばれ、衛星を展開する人々に幅広い選択肢を提供し、より高高度のコンステレーションのコストと低軌道衛星のカバレッジのバランスを取ります。MEO 衛星は、高度 1,000 マイルから 22,000 マイルの間で運用され、少なくとも 1 日に 2 回地球を周回します。完全な円軌道を持つものもあれば、楕円軌道を描くものもありますが、いったん確立されると、すべての衛星は同じ軌道を連続的にたどります。

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MEO 軌道の定義

中地球軌道（MEO）は、低地球軌道（LEO）と静止軌道（GEO）の間の宇宙領域を指し、通常、地球表面から 2,000～36,000 キロメートル（1,243～22,300 マイル）の高度に位置します。

MEO 衛星は、全地球測位システム（GPS）などの世界の航法システムに不可欠です。これらの衛星はコンステレーションを形成し、正確な測位、航法、時刻同期サービスを提供することで、世界中をカバーします。正確な時刻情報を含む信号を送信することで、地上の GPS 受信機は、地球上のどこからでも見える複数の MEO 衛星からの信号を用いて、位置、速度、時刻を高精度に三角測量できます。

地球の重力の最小限の引力と大気抵抗の減少により、MEO 軌道上の衛星を維持するのに必要なエネルギーは少なくて済みます。
「MEO での位置保持は LEO よりも容易で、燃料も少なくて済みます」と、Aerospace Corporation でスペースデブリシミュレーションを専門とするプロジェクトリーダー、Gregory Henning 氏は指摘します。
燃料消費の少なさに加え、MEO 軌道の主な利点の一つは、LEO よりも高い視点を持つため、地球全体をカバーするのに必要な衛星の数が少なくて済むことです。これにより、MEO 軌道は航法衛星に理想的です。ここには、米国の全地球測位システム（GPS）のほか、欧州版の Galileo、ロシア版の GLONASS、中国版の BeiDou が配置されています。
「GPS のミッションを LEO で実現しようとすれば、必要な衛星の数は膨大になるでしょう」と Henning 氏は述べています。数千基の LEO 衛星に比べ、MEO 軌道上の衛星は 200 基未満です。
「トレードオフとして、地球から離れるほど送信電力のビームを強くする必要があり、その結果、機器が大型化し、衛星も大きくなるため、（一般的に）LEO に比べて打ち上げコストが高くなります」と、Aerospace Corporation の宇宙状況認識（SSA）アナリスト、Kerstyn Auman 氏は述べています。
MEO 軌道に特有のもう一つのトレードオフは、赤道上空の高エネルギー荷電粒子の 2 つの領域、ヴァン・アレン帯として知られるゾーンです。これらの帯を通過する衛星は、電子システムの損傷を防ぐために特別なシールドを施す必要があります。
LEO と並び、MEO 軌道は、スペースシステムズコマンドで開発中の新しいミサイル警戒・追跡・防御プログラムの対象目的地です。これは、既存の静止軌道上の SBIRS（宇宙配備赤外線システム）衛星を補完し、同国の宇宙検知能力にさらなる耐障害性層を提供します。

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MEO 衛星の登場経緯

それらは衛星の世界では新しい概念ではありません。1962 年に打ち上げられた最初の通信衛星テルスターは、高速電話信号を容易にするために設計された中地球軌道衛星でした。その打ち上げ後、大西洋横断電話信号を約 2.5 時間の各軌道でわずか 20 分間しか提供できなかったため、単一の MEO 衛星では不十分であることがすぐに明らかになりました。こうして、複数の MEO 衛星からなる衛星コンステレーションの概念が生まれました。

MEO 衛星の利点は何か？

MEO 衛星は、LEO 衛星と GEO 衛星の特性のバランスを取ります。通常、赤道周回の円形パターンで周回する LEO 衛星は、継続的なカバレッジを提供するために約 24 基を必要とします。

MEO 衛星はより高い高度を周回するため、カバレッジが広がります。24 基の MEO 衛星があれば、常時 4 基が地球上の任意の地点をカバーでき、気象条件や障害物による通信中断を回避するのに役立ちます。ただし、LEO 衛星はより鮮明な監視画像を提供し、データ送信に必要な電力が少ないという利点があります。

GEO 衛星ははるかに高い高度で運用され、広範なカバレッジを提供します。地球を 24 時間で周回し、地上に対して静止しているように見えるため、一貫した通信中継に理想的です。理論上、120 度間隔で配置された 3 基の GEO 衛星があれば、継続的な世界カバレッジを提供できます。しかし、同じ無線周波数を使用する衛星の軌道位置には限りがあり、干渉や衝突のリスクがあります。

さらに、高度 22,300 マイル（35,800 km）の GEO 軌道に衛星を配置するには、大型ロケットと大量の搭載燃料が必要です。通常、衛星はまず静止トランスファ軌道に入り、その後特定のタイミングでエンジンを噴射して目的の高度まで上昇するという間接的な方法でこの軌道に到達します。

MEO 衛星は、LEO 衛星と GEO 衛星の利点と欠点の妥協点を提供します。MEO 衛星の軌道周期は LEO より長いものの、地上の観測者からは依然として移動しているように見えます。MEO 衛星コンステレーションは、LEO よりも少なく、GEO よりも多くのユニットを必要とし、構築と展開のコストのバランスを取ります。GEO に比べて低い高度は、レイテンシも低減します。

さらに、MEO 衛星は GEO 衛星よりも低い高度で、より弱い信号を捉えることができます。その送信電力とアンテナサイズは、LEO の控えめな要件と GEO の実質的なニーズの中間を提供します。

MEO 衛星の用途は？

防衛産業での用途に加え、MEO 衛星は通信目的での展開にも非常に適しています。最も一般的な用途は GPS 追跡と携帯電話通信ですが、その成功した展開により、非同期転送モード（ATM）やその他のブロードバンド通信ネットワークの増大するニーズに対する潜在的な解決策としてもますます言及されています。

航法システムは、引き続き MEO 衛星の最も一般的な用途です。現在の展開には、全地球測位システム（GPS）とロシアの Glonass が含まれます。欧州連合向けに提案されている Galileo と呼ばれる MEO 航法システムは、2013 年に運用開始が予定されています。