日: 2026年4月25日

次世代気象観測と業務用衛星通信復号ガイド

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宇宙空間を周回する人工衛星からの信号を個人で受信し、画像やデータとして可視化する活動は、アマチュア無線家や無線技術愛好家にとって、電波伝搬の理解と信号処理技術の集大成とも言える領域である。かつて、この分野の象徴であった米国海洋大気庁（NOAA）の極軌道気象衛星（POES）によるアナログ画像送信方式（APT）は、2025年をもって半世紀に近い歴史に幕を下ろした。この技術的転換点は、単なるレガシーシステムの消失ではなく、より高精細で高度なデジタル変調方式への完全な移行を意味している。本報告書では、NOAAのアナログ時代終了の背景を詳述するとともに、現在のアマチュア地上局が受信可能なデジタル気象衛星（VHF、L/Sバンド）の運用実態、さらには海事通信や救助システムといった業務用衛星信号の復号技術について、専門的な知見に基づき網羅的に解説する。

NOAA極軌道衛星におけるアナログ画像送信（APT）の終焉

気象衛星受信の入門として長年親しまれてきた137MHz帯のAPT方式は、その簡便な受信環境と引き換えに、解像度の低さやノイズ耐性の脆弱さという課題を抱えていた。2025年、NOAAは運用限界に達した最後のPOES衛星群を順次退役させ、アナログ時代の公式な終了を宣言した[1]。

POES衛星群の退役スケジュールと最終運用

NOAAが運用してきた極軌道気象衛星のうち、APTサービスを提供していたのはNOAA-15、NOAA-18、NOAA-19の3機であった。これらの衛星は本来の設計寿命を大幅に超えて運用されており、機器の劣化が深刻化していた。

衛星名 退役・停止日時（UTC） 停止の主要因
NOAA-18 2025年6月6日 17:40 Sバンド送信機（STX-4）の故障による画像品質の著しい低下
NOAA-19 2025年8月13日 16:55 バッテリ1Aのセル故障に伴う緊急デコミッショニング
NOAA-15 2025年8月19日 20:37 計画通りの退役処理（スキャンモーターの不具合等を抱えていた）

NOAA-18については、2025年5月31日にSバンド送信機の出力低下が発生し、画像データのドロップアウトが頻発したことが退役を早める結果となった。NOAA-19は当初8月19日の退役が予定されていたが、8月9日に発生したバッテリ異常により、予定より1週間早い緊急停止を余儀なくされた。最後の1機となったNOAA-15の機能停止をもって、137MHz帯でFM受信機を用いて雲画像を得るという伝統的な手法は、公式な運用から完全に姿を消した[2]。

退役後の衛星の状態と物理的動向

これらの衛星は、将来のデブリ化を防ぐために軌道上でパッシベーション（残留エネルギーの放出と機能停止）処置が施された。推進装置を搭載していないため、制御下での大気圏再突入は不可能であり、高度約850kmの安定した軌道に留まっている。大気の抵抗や重力の影響により徐々に高度を下げるが、最終的に大気圏で焼失するのは約150年後と予測されている。アマチュア無線家にとっては、慣れ親しんだ137.1MHz、137.5MHz、137.62MHz、137.9125MHzといった周波数から、画像信号としてのNOAAの鳴き声が消えたことは、デジタル信号への適応を迫る象徴的な出来事となった[3]。

現代のVHF帯デジタル気象衛星：Meteor-Mシリーズ

NOAAのアナログ信号が消失した現在、137MHz帯で画像受信を楽しむための主力は、ロシアの極軌道気象衛星「Meteor-M（メテオール・エム）」シリーズである。この衛星はLRPT（Low Rate Picture Transmission）と呼ばれるデジタル方式を採用しており、アナログ方式と比較して極めて鮮明なカラー画像を提供している。

Meteor-Mの運用特性と主要周波数

現在、アマチュア無線家が安定して受信できるMeteor-M衛星は、主にN2-3およびN2-4の2機である。これらの衛星は、地表付近の気象状況を詳細に捉えるMSU-MRインストゥルメントを搭載している。

衛星名称 LRPT周波数 (MHz) 変調方式 シンボルレート ステータス
Meteor-M N2-3 137.1 / 137.9 OQPSK 72 / 80 ksps アクティブ。ただしアンテナ展開不完全により信号強度の周期的な減衰（フェーディング）が発生
Meteor-M N2-4 137.1 / 137.9 OQPSK 72 / 80 ksps アクティブ。最新機であり安定した信号を送出
Meteor-M N2 – – – 2023年に姿勢制御系故障により退役
Meteor-M N2-2 – – – 微小隕石衝突による損傷。LRPTは現在停止中

Meteor-M N2-3は、LRPTアンテナが完全な展開に失敗し、傾いた状態で固定されているため、電波の照射パターンが不均一になっている。このため、衛星が頭上を通過する際に、信号が非常に強くなる瞬間と、急激に弱くなる瞬間が交互に現れるという特徴がある。受信にはこの特性を考慮した感度の高いシステムが求められる[4]。

LRPT信号の技術的詳細

LRPT方式は、QPSK（四位相偏移変調）またはOQPSK（オフセット四位相偏移変調）を採用している。占有帯域幅は約120kHzから150kHzに及び、72kbpsまたは80kbpsのビットレートでデータを伝送する。信号にはリード・ソロモン符号による誤り訂正が施されており、アナログ方式で見られたような白雑音の混入（スノーノイズ）がなく、受信に成功すれば完璧なデジタル画像が得られる。

伝送される画像は、MSU-MRが観測する6つのスペクトルバンドから選択された3つのチャンネルで構成される。

  • APID 64: 可視光 (0.60 µm)
  • APID 65: 可視光 (0.90 µm)
  • APID 66: 可視光 (1.70 µm)
  • APID 67: 赤外線 (3.80 µm)
  • APID 68: 赤外線 (11.00 µm)
  • APID 69: 赤外線 (12.00 µm)

通常、日中は可視光チャンネルを組み合わせたRGB合成画像が送信され、夜間は赤外線チャンネルを用いた温度分布画像へと切り替わる[5][6]。

受信に必要な機材とソフトウェア

VHF帯のデジタル気象衛星受信は、安価なソフトウェア無線（SDR）の普及により、極めて低コストで実現可能である。

  1. アンテナ: 137MHz帯の円偏波（RHCP）に対応したアンテナが推奨される。QFH（Quadrafilair Helix）アンテナやターンタイル・アンテナ、あるいは「V-Dipole」と呼ばれる、2本のロッドを120度程度に開いた簡易型アンテナでも良好な結果が得られる。
  2. SDR受信機: RTL-SDR（RTL2832U搭載モデル）が最も一般的である。より安定した受信を求める場合は、AirspyやSDRplayなどの上位機種が使用される。
  3. LNA（低雑音増幅器）: 137MHz帯はVHF帯の他の通信（航空無線など）からの干渉を受けやすいため、特定の帯域のみを増幅するSAWフィルタ付きのLNA（例：Nooelec製やAliexpressで流通している製品）をアンテナ直下に配置することが非常に効果的である。
  4. デコードソフトウェア: 現在、最も多機能かつ強力なツールは「SatDump」[7]である。SatDumpは信号の記録から復調、ドップラーシフトの補正、画像のカラー合成までを一貫して行うことができる。また、従来の「MeteorGIS」や「SDR#」に「VB-CABLE」を組み合わせて外部デコーダへ音声を渡す手法も依然として有効である。

LバンドおよびSバンドにおける高解像度画像受信（HRPT/HRIT）

極軌道衛星のVHF帯送信が「低レート（LRPT）」であるのに対し、1.7GHz帯（Lバンド）や2.2GHz帯（Sバンド）では、衛星が観測した全データを高解像度で送信する「高レート」の通信が行われている。これらを直接受信することで、キロメートル単位ではなく、メートル単位の精細な地上画像を得ることが可能となる。

極軌道衛星のHRPT受信

HRPT（High Resolution Picture Transmission）およびAHRPT（Advanced HRPT）は、1.7GHz帯で送信される。信号強度はVHF帯より弱く、指向性アンテナによる衛星の自動追尾、あるいは手動による精密なポインティングが必要とされる。

衛星群 周波数 (MHz) モード 特徴・詳細
MetOp-B/C 1701.3 AHRPT 欧州の気象衛星。フル解像度の全観測データを送信
Meteor-M 1700.0 HRPT VHF帯よりも強力な信号で、小型のヘリコンアンテナでも受信可能
Arctic Weather Sat 1707.0 DB (Direct Broadcast) ESAの最新衛星。マイクロ波イメージャのデータを送信
FengYun-3シリーズ 1700.4 / 1704.5 HRPT 中国の極軌道衛星。5MHz以上の広い帯域幅を持つ

これらの衛星は高度約850kmを時速約27,000kmで移動するため、ドップラーシフトが数kHzから数十kHzの範囲で発生する。SatDumpなどの現代的なソフトウェアは、この周波数変動をリアルタイムで自動補正する機能を備えている[8]。

静止気象衛星のHRIT/LRIT受信

静止衛星は高度約36,000kmの赤道上空に位置し、地上から見て常に同じ方向に留まっている。このため、一度アンテナを固定すれば、24時間365日常に最新の全地球画像を受信し続けることができる。

  1. GOES-Rシリーズ (GOES-16, 17, 18, 19):
    • 周波数: 1694.1 MHz (HRIT)
    • 解像度: 可視光2km/px、赤外線4km/px
    • 特記事項: 米国の衛星であるが、日本の「ひまわり」の画像データもリレー放送（Himawari-Rebroadcast）としてHRITストリーム内に含まれている
  2. Elektro-L (N°3, N°4, N°5):
    • 周波数: 1691 MHz (HRIT/LRIT)
    • ロシアの静止衛星。Elektro-L N°4は東経165.75度に位置し、日本近傍を含む広域をカバーしている。MSU-GSインストゥルメントの全チャンネルを送信する
  3. GEO-KOMPSAT 2A (GK-2A):
    • 周波数: 1692.14 MHz (LRIT) / 1695.4 MHz (HRIT)
    • 韓国の静止衛星。日本からも非常に強力な信号が受信可能であり、Lバンド受信の好対象となっている

L/Sバンド受信のための高度な設備

高周波数帯の受信には、物理的なアンテナ性能と信号の増幅効率が決定的な差を生む[9]。

  • アンテナ: 直径60cm〜100cm程度のオフセットパラボラアンテナが理想的である。メッシュ式のグリッドアンテナも、風圧を受けにくいため屋外設置に適している。
  • フィード: パラボラアンテナの焦点には、1.7GHz帯に同調した円偏波パッチアンテナやヘリカルアンテナを配置する。
  • LNA: Lバンドでは同軸ケーブルによる損失が非常に大きいため、アンテナ直下にLNAを配置することが必須である。Nooelecの「SAWbird+ GOES」や「SAWbird+ HRPT」などのフィルタ一体型LNAが、ノイズフロアを下げるために多用される。
  • SDR: 信号のシンボルレートが高いため（数Mspsに及ぶ）、RTL-SDRでは帯域が不足する場合がある。Airspy R2（10MHz帯域）やHackRF（20MHz帯域）のような広帯域SDRが推奨される。

業務用衛星信号の受信とアマチュア的活用

気象衛星以外にも、宇宙空間には様々な業務目的の電波が飛び交っている。これらは特定の通信規格に基づいており、適切なソフトウェアを用いることで、アマチュア無線家もその内容の一部を傍受し、実社会における衛星活用の実態を知ることができる。

Inmarsat-C (STD-C) と海事安全情報の受信

インマルサット衛星は、全世界の海域および空域をカバーする静止通信衛星ネットワークである。その中でも「Inmarsat-C」システムは、低速ながらも信頼性の高いメッセージ伝送を提供している[10]。

  • 主要周波数: 1.537GHz 〜 1.541GHz帯（Lバンド）
  • 受信内容: 船舶向けの短文テキスト、気象警告（NAVAREA）、遭難警報、および高機能グループ呼出（EGC）メッセージ。EGCには、海上の安全に関する「SAFETYNET」情報が含まれ、遭難通報や暴風警報がリアルタイムで放送されている
  • 受信・復号環境:
    • 機材: Lバンド用パッチアンテナ、SAWフィルタ付きLNA、RTL-SDR
    • ソフトウェア: 「Scytale-C」という専用デコーダが、Windows上で安定した動作を提供する。
    • 意義: 海上における安全維持の仕組みを、直接受信によって学ぶことができる。

Cospas-Sarsat：衛星救助システムのダウンリンク

Cospas-Sarsat（コスパス・サーサット）は、航空機や船舶、あるいは個人が装備する遭難ビーコン（ELT, EPIRB, PLB）の信号を中継し、救助機関に伝える国際システムである[11][12][13]。

  • 中継の仕組み: 遭難者が発信する406MHz帯のデジタル信号を、衛星（NOAA, GOES, MetOp, GPS等）が受信し、1544.5MHzのLバンド周波数に変換して地上局（LUT）へ再送信する。
  • ダウンリンク詳細:
    • 中心周波数: 1544.5 MHz
    • 変調方式: BPSK (400 bps)
    • 内容: 遭難ビーコンの15桁または23桁のヘキサデシマルID、国籍、位置情報（GPS内蔵型の場合）[14]
  • 受信方法: 1.5GHz帯に対応したアンテナと、極めて微弱な信号を捉えるための高品質なLNAが必要である。「MultiPSK」や「EpirbPlotter」といったソフトウェアを使用することで、受信した生のビット列を解析し、実際にどこでどのような遭難が発生しているかを確認することができる[15]。
  • 技術的興味: LEO（低軌道）衛星を用いたドップラー法による位置特定プロセスを、受信信号の周波数変化から観測することが可能である。

Iridium (イリジウム) と ACARS

イリジウム衛星は、66機の衛星が高度780kmの極軌道を周回し、全世界をカバーする衛星電話・データ通信を提供している[16][17][18]。

  • 周波数帯: 1616 MHz 〜 1626.5 MHz
  • 受信内容: Iridium L-Band ACARS（航空機通信）。VHFのACARSが届かない洋上を飛行する航空機の位置や状態が送信される
  • 設備とソフトウェア:
    • アンテナ: 無指向性のLバンドアンテナ（HC610のようなアクティブアンテナが推奨される）
    • ソフトウェア: 「gr-iridium」や「iridium-toolkit」といった、複雑なバーストラジオ信号を解析するツール群。復号には強力なCPUパワー（Core i5以上）と広帯域なSDR（10MHz幅以上を確保できるAirspy等）が要求される。

Orbcomm (オーブコム) と M2M 通信

Orbcommは、137MHz帯のVHF波を用いた低軌道衛星によるIoT/M2M通信サービスである。

  • 周波数: 137.0 MHz 〜 138.0 MHz 帯[19]
  • 特徴: メッセージ自体は暗号化されていることが多いが、管理用のパケットから衛星の運用状態やアップリンク周波数の指示などを「Orbcomm Plotter」等のソフトウェアで観測できる[20][21]。
  • 意義: 気象衛星受信と同じアンテナ環境（137MHz）で受信可能なため、手軽な観察対象として知られている。

日本の準天頂衛星「みちびき（QZSS）」による特殊なデータ放送

日本独自の衛星システムである「みちびき」は、高精度な測位補強だけでなく、災害時の緊急情報を配信する独自のサービス「災危通報（DC-Report）」を運用している[22]。

災危通報の受信とデコード

  • 信号仕様: L1S信号（1575.42 MHz）を使用
  • 配信内容: 気象庁が発表する緊急地震速報、津波警報、噴火警報、洪水、台風、避難指示などの防災気象情報
  • アマチュア的受信アプローチ:
    • ハードウェア: 市販の「災危通報」対応GNSSレシーバ（古野電気製など）[23]を使用すると、USB経由でNMEA形式のメッセージとして取得できる。
    • SDRによる試み: L1帯の信号をSDRで直接キャプチャし、「GNSS-SDR」などのオープンソースソフトウェアを改造して、L1S信号内のメッセージ・フォーマット（IS-QZSS）に基づいてビット列を抽出・解析する研究が行われている[24]。
  • メリット: 地上インフラが途絶した環境でも、衛星から直接緊急情報を得ることができるという、防災無線技術の究極形を体験できる。

地上局構築のベストプラクティス：SDRとソフトウェアの選択

現代の衛星受信において、ハードウェアの選択と同じかそれ以上に重要なのが、信号を処理するソフトウェア環境の構築である。

主要なSDRハードウェアの比較

衛星受信におけるSDRの役割は、宇宙からの微弱な高周波信号をデジタルデータへと変換することにある。

デバイス名 周波数範囲 最大帯域幅 衛星受信における適性
RTL-SDR Blog V4 500kHz – 1.76GHz 2.4 MHz 入門用。VHF LRPTやInmarsat、GOES等に適する
Airspy R2 24MHz – 1.7GHz 10 MHz 中級・上級用。Iridiumや広帯域なHRPT受信に必須
SDRplay RSPdx 1kHz – 2GHz 10 MHz 優れた感度と多機能性。あらゆる衛星受信に対応
HackRF One 1MHz – 6GHz 20 MHz Xバンドの実験や、極めて広帯域な信号の解析に向く[25]

ソフトウェア環境の統合と進化

かつては「SDRソフト（信号受信）→ 仮想ケーブル（音声伝送）→ デコーダソフト（画像化）」という複数のソフトウェアを連携させる複雑な環境が必要であったが、現在はSatDumpに代表される「オールインワン型」のソフトウェアが主流となっている。

  • SatDumpの機能: 衛星の軌道予測（TLE）、SDRの制御、リアルタイム復調、ドップラー補正、画像生成、ジオレコーディング（地図へのマッピング）までを単体でこなす。
  • JAERO: Inmarsat Aeroの復号に特化しており、地図上にリアルタイムで航空機のアイコンを表示できる[26]。
  • GNU Radio: より専門的な解析を求める場合、ブロック図を組み合わせて独自の受信フローを構築できる。Iridiumの解析などに多用される。

結論と今後の展望

NOAAのアナログAPT終了は、アマチュア無線家にとって一つの歴史の節目であったが、それは同時に、より高い品質と情報を伴う「デジタル衛星時代」への全面的な参入を促す契機となった。Meteor-MによるVHF帯デジタル画像、L/Sバンドにおけるプロフェッショナル級の高解像度イメージング、そしてInmarsatやCospas-Sarsat、QZSSといった社会インフラとしての衛星通信の傍受は、無線技術の多様性と深さを象徴している。

今後の展望として、主要な気象衛星コンステレーションはさらに高周波なXバンド（約8GHz帯）への移行を進めている。これはアマチュアにとっては、より高い加工精度が求められるパラボラアンテナや導波管技術、そしてさらなる広帯域信号処理への挑戦となるだろう。宇宙からの電波を捉え、それを自らの手で可視化する喜びは、今後も最新のデジタル技術と融合しながら、アマチュア無線家の知的探求心を刺激し続ける。

本報告書に記された各衛星システムの情報と受信技術が、現代の、そして次世代のアマチュア地上局運用の指針となり、宇宙空間を通じた電波工学への理解がより深まることを期待する。

その他の参考サイト

  1. Suspension of POES data to Users after June 16, 2025 and Decommissioning – NOAA OSPO, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.ospo.noaa.gov/data/messages/2025/08/MSG_20250818_1600.html ↩︎

  2. POES Performance Status – NOAA OSPO, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.ospo.noaa.gov/operations/poes/status.html ↩︎

  3. A Legacy in Orbit: NOAA Decommissions the POES Satellite Constellation – NESDIS, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.nesdis.noaa.gov/news/legacy-orbit-noaa-decommissions-the-poes-satellite-constellation ↩︎

  4. METEOR-M (METEOR-M N2-3, METEOR-M N2-4) satellites reception | Jacopo’s Lair, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.a-centauri.com/articoli/meteor-satellite-reception ↩︎

  5. Low Rate Picture Transmission (LRPT) – Signal Identification Wiki, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.sigidwiki.com/wiki/Low_Rate_Picture_Transmission_(LRPT)) ↩︎

  6. METEOR M2- Series – USRadioguy.com, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://usradioguy.com/meteor-satellite/ ↩︎

  7. Decode Satellites with No License — SatDump Quick Guide – Ham …, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://hamradioprep.com/decode-satellites-with-no-license/ ↩︎

  8. Satellite list | SatDump, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.satdump.org/Satellite-List/ ↩︎

  9. The definitive S-band satellite guide | Jacopo’s Lair, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.a-centauri.com/articoli/the-definitive-s-band-satellite-guide ↩︎

  10. Inmarsat Decoding – USRadioguy.com, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://usradioguy.com/inmarsat-decoding/ ↩︎

  11. International Cospas-Sarsat Programme – Wikipedia, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://en.wikipedia.org/wiki/International_Cospas-Sarsat_Programme ↩︎

  12. SARSAT Overview, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.sarsat.noaa.gov/wp-content/uploads/2021/08/SAR_2017_SARSAT-Overview_Feb28.pdf ↩︎

  13. CGMS XXIX USA-WP-19, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.cgms-info.org/Agendas/WP/CGMS-29-USA-WP-19 ↩︎

  14. Beacon Hex Decoder – Heroku, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://decoder2.herokuapp.com/decode ↩︎

  15. The Birdman and Cospas-Sarsat Satellites, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://conference.hitb.org/hitbsecconf2019ams/materials/D1T1%20-%20The%20Birdman%20and%20Cospas-Sarsat%20Satellites%20-%20Hao%20Jingli.pdf ↩︎

  16. Install iridium-toolkit | Airframes Documentation, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://docs.airframes.io/docs/decoders/install-iridium-toolkit/ ↩︎

  17. GitHub – muccc/iridium-toolkit: A set of tools to parse Iridium frames, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://github.com/muccc/iridium-toolkit ↩︎

  18. Iridium Satellite – Acars-Vdl2 – Groups.io, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://acars-vdl2.groups.io/g/main/topic/iridium_satellite/93801451 ↩︎

  19. Satellite Frequencies – USRadioguy.com, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://usradioguy.com/satellite-frequencies/ ↩︎

  20. fbieberly/ORBCOMM-receiver: A software decoder for ORBCOMM satellite transmissions., 4月 23日, 2026にアクセス、 https://github.com/fbieberly/ORBCOMM-receiver ↩︎

  21. Tech Minds: Decoding Orbcomm Satellites with a Software Defined Radio – RTL-SDR.com, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.rtl-sdr.com/tech-minds-decoding-orbcomm-satellites-with-a-software-defined-radio/ ↩︎

  22. 災害・危機管理通報サービス「災危通報」 – みちびき（準天頂衛星システム）, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://qzss.go.jp/overview/services/sv08_dc-report.html ↩︎

  23. 災危通報受信機 型式 QZ-DC1 – GPS/GNSSモジュール – FURUNO, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.furuno.com/jp/products/gnss-module/QZ-DC1 ↩︎

  24. SDR による QZSS L6 単独受信機の開発 – 測位航法学会, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://www.gnss-pnt.org/wp-content/uploads/2022/06/IPNTJ_yoko_202206.pdf ↩︎

  25. Exploring Software-Defined Radio for Satellite Communications | by Giulio Sistilli – Medium, 4月 23日, 2026にアクセス、 https://medium.com/illumination/exploring-software-defined-radio-for-satellite-communications-4c1db604b8e1 ↩︎

  26. GitHub – jontio/JAERO, 4月 23日, 2026にアクセス、https://github.com/jontio/JAERO ↩︎

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