OLYMPEXの暴露：雨雲を調査するNASAの飛行実験室の内部

ワシントン州ルイス・マコード統合基地– 私はこれまで、一日中降り続く雨にさらされる下から、そしてNASAの飛行実験室が雨雲を分析している上空から、両側から雲を観察してきた。

雨の土曜日、私は6時間以上もの間、電子機器を満載したDC-8ジェット機に同乗し、オリンピック半島上空の雲をレーダーとマイクロ波で観測した。この飛行は、NASAとワシントン大学が共同で実施している「オリンピック山岳実験」（OLYMPEX）と呼ばれる数ヶ月にわたるキャンペーンの一環である。

OLYMPEX は、地上の気象観測施設や、最近打ち上げられた全球降水量測定ミッション中核観測所などの衛星から得られるデータを天気や気候の予測に変換するために科学者が使用するアルゴリズムを微調整することを目的としている。

その過程で、彼らは、60年代にジュディ・コリンズが初めて雲について歌ったときから私たちが知っていた科学的問題に取り組んでいる。私たちは雲のことを実際にはまったく知らないのだ。

「雲は私たちの気候モデルにおいて最も重要な未知数でした」と、NASAジェット推進研究所の研究員であるシモーネ・タネッリ氏は、高度39,000フィートを飛行中に説明した。気候予測モデルには、雲の反射率とそれが降雨量やその他の気象現象にどのように影響するかに関する数学的仮定が含まれている。しかし、そのためには、雨の背後にある気象プロセスに関する深い知識が必要となる。

「間違った方法で雨を降らせてしまった場合、雨は降っても雲が間違っている可能性があります」とタネリ氏は述べた。「雲が間違っていれば、放射線も間違っていて、そうなるのです。」

OLYMPEXキャンペーンから得られる知見は、気候モデルの改善と日々の予報の改善につながるはずです。「大気モデルの中では、知識の構成要素は常に同じです。明日の天気予報であれ、100年後の気候予報であれ」とタネリ氏は言います。

しかし、こうした基礎となる要素は容易に得られるものではありません。GPMコア衛星のような新たなデータソースを気象モデリングアルゴリズムに統合するには、時間と労力がかかります。そこでDC-8が活躍します。DC-8は、衛星搭載のものと同様の二周波走査レーダーと多チャンネルマイクロ波放射計を搭載していますが、解像度はより高くなっています。

ルイス・マコード統合基地から飛び立つDC-8は、衛星の代替機として、またファクトチェッカーとしての役割も担っている。一方、全米で最も雨量の多い地域の一つであるオリンピック半島には、地上にレーダーと雨量計が追加されている。セスナ・サイテーション・ビジネスジェットが雲間を飛行するために就航し、超高高度飛行が可能なロッキード・ER-2機も今週、OLYMPEXの機材群に加わる予定だ。

土曜日の飛行は、DC-8にとってOLYMPEXキャンペーンにおける3回目の飛行であり、まだいわば試運転段階の飛行でした。例えば、NASAアームストロング飛行研究センターからの飛行中に、CoSMIR放射計の主要部品の一つが故障したようです。「まだ正常に動作しています」と、CoSMIRの主任エンジニアであるマシュー・フリッツ氏は述べました。「ただ、モードを調整する必要がありました。」

フリッツ氏と彼のチームは土曜日の飛行後に問題を解決する予定だった。

さらに別の問題が発生した。雨量測定レーダーシステムで使用されていたコンピューターの1台が故障し、DC-8の貨物室まで何度も往復して復旧作業を行ったにもかかわらず、故障してしまったのだ。タネリ氏と彼のチームは最終的に他の機器に頼らざるを得なくなり、期待していたデータの一部を得ることができなかった。「事態を悪化させないことが肝心です」と彼は私に言った。「我々は長期戦を覚悟しています」

故障したコンピューターは、DC-8 のダウンタイム中に修理または交換する必要がある。

オリンピック・スタジアムを往復する飛行では、乗務員自身も苦戦を強いられました。一見曲がりくねった飛行経路は、地上局の観測データと照合するため、雲の上から特定の観測データを集めることを目的としていました。ある操縦中に、DC-8は機体を横に傾け、不吉な振動音とともに短時間揺れました。

「あれは何だったんだ？」NASAのミッションマネージャー、クリス・ジェニソンがヘッドセット通信システムを通じて尋ねた。

「それは、えーと、あまりに短く旋回しようとしている」とコックピットから返答が返ってきた。

6時間半のフライトは、時に眠くなるほどスムーズだったが、このバフェッティングは稀に見るドラマチックな瞬間をもたらした。DC-8の客室は、科学研究だけでなく、ゆったりとくつろぐためのスペースとしても最適化されており、一般的な商業機よりもはるかに少ない座席数と、はるかに広い開放的な空間が特徴だ。

乗務員と乗客24人のほとんどは、シートベルトを締められたまま、目の前に設置されたコンピューター画面をじっと見つめていた。機内食と飲み物のサービスはBYOS（スナック持ち込み）のみで、機内設備は簡素だった。機内には3つあるトイレのうち1つに、蛇口を引いて水を止めろと書かれた手書きの標識が洗面台の上に掲​​げられていた。

乗客は、機内アナウンスを見ていない時は、機内を歩き回ったり、メディアのインタビューに答えたりしていた。足を伸ばしてくつろいだり、本を読んだりする人もいた。しかし、DC-8の窓の外を長く眺めている人はほとんどいなかった。

「私たちは雨量を測定しているんです」と、NASAゴダード宇宙飛行センターの研究者であるレイチェル・クルーズマ氏は説明した。「ですから、窓の外に見えるのは雲だけなんです。」

土曜日の飛行の成功は、いくつかの正確なタイミングにかかっていた。そのうちの2回は、DC-8がワシントンD.C.沖から数十マイル西の太平洋上を飛行中に起きた。コロラド州に拠点を置く国立大気研究センターの技術者、ローラ・チューダー氏は、そのたびに、新聞紙を丸めた程度の大きさの円筒を適切なタイミングでチューブに落とし込んだ。

ドロップゾンデと呼ばれる円筒形の物体には、パラシュートに加え、センサーとGPS受信機が搭載されています。雲の中を降下しながら大気の状態を観測し、そのデータをDC-8に送り返します。「気象観測気球のようなものですが、逆のものです」とチューダー氏は説明しました。

土曜日のミッション中、チューダーさんは床置きの回転椅子で二度くるりと回転し、ドロップゾンデをチューブに押し込み、バルブを押して飛ばした。この操作は水風船を落とすのと同じくらいローテクに思えたが、チューダーさんによると、この操作には多くの技術的要素が盛り込まれているという。

「大部分はトラブルシューティング、そして大部分はシステムの構築です」と彼女は後で私に語った。

タネリ氏も、コンピューターの不具合にもかかわらず、成功を主張することができた。レーダーシステムは、GPMコア衛星が同じ地点の上空を飛行している間、そしてサイテーション航空機が真下を飛行している間、雨雲の構造に関するデータを収集した。

「わかった！」と彼は言った。「まさに真下だ！」彼はミッションチームに、サイテーションがレーダーで示された高度11,000フィートを飛行していることの確認を求めた。そして、確認が取れた時には笑った。

「ほらね？レーダーは嘘をつかないよ」とタネリは言った。

さらに重要なのは、同時観測によって大気モデリングの精度向上につながる新たな知識が得られたことです。まさにタネリ氏が求めていたものです。レーダー観測の結果、雨雲は不連続な層で構成されており、タネリ氏が「榴散層状」と呼ぶまだら模様の層も含まれていることが明らかになりました。

タネリ氏は、GPM Core をゴールデンタイムに備えるためには、1 回の飛行成功だけでは不十分だと強調した。

「今日は良い結果だったが、これからも何度も何度も繰り返して行かなければならない」と彼は言った。「例えば、今見ているものが単なる偶然の産物ではないことを示すために、十分なデータを収集して堅牢性を確保する必要がある」

その後、飛行機は基地へと戻りました。雲の上の晴れた空を後にし、薄暗い中を降りて、11月の雨の日の暗闇の中へと向かいました。私は車に乗り込み、交通渋滞で滑りやすい道路を1時間半かけて家路につきました。

私はこれまで、雲の両側を眺めてきました。そして、暗く雨の多い北西部の冬に向かう中で、雲の明るい側を何度も何度も訪れてみるのも、それほど悪いことではないように思えます。