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世界初！地上から「宇宙の境界」へ届く音をキャッチ －民間ロケットMOMO3により高度100km超でのインフラサウンド（超低周波音）の直接観測に成功－

【ポイント】

  • 民間小型ロケット「MOMO3号機」に搭載した圧力センサにより、地上から発せられた音源（打ち上げ花火）に由来するインフラサウンド（超低周波音）を高度100km以上にて世界で初めて直接検出
  • 空気が極めて薄い中間圏（高度約50-76 km）や熱圏下部（同約106-109 km）でもインフラサウンドの信号が観測され、音波伝播シミュレーションなどの理論値ともよく一致した
  • 火山噴火や津波、隕石爆発などで生じるインフラサウンドは、防災や環境監視の重要な観測対象であり、将来の災害監視や高高度大気観測に向けた新たな観測基盤となる可能性を示した

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【▲2019年５月に北海道大樹町（左上図）で打ち上げられた民間ロケットMOMO３号機に、検出帯域が非常に広いセンサ（INF03D）を搭載（右上図）。世界で初めて高度100km級でインフラサウンドを直接観測した】

【研究概要】

公立千歳科学技術大学と高知工科大学の研究グループは、2019年５月、北海道大樹町でインターステラテクノロジズ株式会社が打ち上げた民間小型ロケット 「MOMO3号機」 に搭載したセンサ（INF03D）によって取得した圧力データを解析し、地上で打ち上げた花火に由来するインフラサウンド*１を「中間圏」から「熱圏下部」*2で直接検出しました。ロケットに搭載したセンサによって、地上起源の超低周波音が高度100 km級まで伝わりうることを直接観測した世界で初めての事例となります。

本研究では、高知工科大学の山本 真行教授らがMOMO3号機で行った実験で取得したデータを、公立千歳科学技術大学の齊藤 大晶専任講師（高知工科大学客員講師 兼務）が中心となって解析しました。MOMO3号機に搭載した広帯域差圧センサ INF03Dは、極めて低い周波数のインフラサウンドから可聴域に近い信号が検知可能で、 地上で打ち上げた花火を他の自然現象（雷など）と区別できる時刻既知のインフラサウンドの音源として利用しました。その結果、センサが上昇中の高度約50-76 kmで4つの明瞭な圧力変動を確認し、下降中の約106-109 kmでも弱い整合信号を検出しました。信号は3次元 ray tracing *3による到達予測と整合し、振幅も幾何学的広がりと周波数依存吸収を考慮した減衰モデルと矛盾しませんでした。

インフラサウンドは火山噴火、爆発現象、津波、ロケット打ち上げなどで生じる超低周波音で、防災や環境監視の重要な観測対象です。本研究は、災害起源の超低周波音が高高度大気をどう伝わるかを直接確かめる観測基盤を示し、将来の災害監視や高高度大気診断の高度化につながるものと期待されます。

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【▲上の図は、地上で打ち上げた花火の超低周波音が、大気中を伝わってロケットの飛行経路と交わる様子を計算した図。黒線が MOMO3 の軌道、色線が音の伝わる経路、赤点がロケットで信号を捉えうる位置を示す】

世界初！地上から「宇宙の境界」へ届く音をキャッチ ー民間ロケットMOMO3により高度100km超でのインフラサウンド（超低周波音）の直接観測に成功ー

コメント

本研究は、令和時代を迎えた4日後の令和元年5月4日に北海道大樹町から打ち上げられた民間ロケットMOMO3を活用した成果です。実験は綿密な計画の元で実施しましたが、僅かな音圧しか発生しない小さな花火音源での検証には難点も多く、実験直後に確証を得るには不明瞭でした。その後、現・公立千歳科学技術大学の齊藤講師（実験当時、高知工科大学助教）による緻密な音波伝搬過程の計算結果を交え、花火の音が中間圏～熱圏下部まで届いた証拠を掴むことができました。共著者２名をはじめ当時からサポート頂いた研究室の皆様、搭載機器を開発された株式会社サヤ、MOMO3を成功に導き民間宇宙実験の機会を創出されたインターステラテクノロジズ株式会社の当時のメンバー、大樹町役場など関係された皆様方に感謝申し上げます。
（山本 真行教授）

用語解説

*1）インフラサウンド
人の耳では聞こえにくい20 Hz未満の超低周波音。火山噴火、爆発、津波に伴う大気の揺れ、ロケット打ち上げなどで発生し、遠くまで伝わります。

*2）中間圏から熱圏下部
地表からおよそ50 km以上から100 km前後にかけての高高度大気。高度55km以上へは気球では届きにくく、直接観測が難しい領域です。

*3）ray tracing
大気中の温度や風の分布から、音波がどの経路を通ってどこへ届くかを計算する手法です。

掲載論文

題　名： First Detection of Firework-Generated Infrasound in the Upper Mesosphere-Lower Thermosphere With a Rocket-Borne Sensor: Results From the MOMO3 Sounding Rocket Experiment
著　者： Hiroaki Saito, Yusuke Yasukouchi, Takamasa Hiratsuka, Masa-yuki Yamamoto
掲載誌： Journal of Geophysical Research: Atmospheres
掲載情報：Volume 131, Issue 8, April 2026
D O I ： https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025JD045676

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