宇宙のレーザー網は、光ファイバーより速く地球の裏側へ届く

地上の通信は「海底ケーブル」や「基地局」が支えますが、海の上や山間部、被災地ではそれらが届きません。そこを埋めるのが衛星通信です。

衛星通信とは何か

衛星通信とは、宇宙にある人工衛星を中継してデータをやり取りする通信です。地上にアンテナを置けない海上・山間部・離島・被災地でも、空さえ見えればつながるのが最大の利点です。

衛星通信には、衛星をどの高さに置くかで大きく2種類あります。遠くて広く覆える静止軌道（GEO）と、近くて速い低軌道（LEO）です。この違いが、通信の速さ（遅延）を大きく分けます。

なぜStarlinkは低い軌道を飛ぶのか

下の3Dモデルで、2つの軌道の違いを見てみましょう。

静止軌道（GEO）は約36,000kmという非常に高い位置にあります。地球の自転と同じ速さで回るため空に止まって見え、1基で広い範囲を覆えます。しかし遠すぎるため、光が往復するだけで約0.5秒以上の遅延が生じ、テレビ会議やゲームには向きません。

そこでStarlinkは、約550kmという低軌道（LEO）を選びました。近いぶん遅延は25〜50msと小さく、地上の回線に近い感覚で使えます。ただし低いと1基が覆える範囲が狭く、しかも高速で周回してすぐ視界から外れます。そのため常時つなぐには、数千基規模の衛星群（コンステレーション）と、衛星から衛星へ接続を引き継ぐしくみが必要です（Wikipedia）。

衛星どうしをレーザーでつなぐとは（ISL）

Starlinkの大きな特徴が、衛星間光通信（ISL＝衛星どうしをレーザー光で直接つなぐ通信）です。各衛星はレーザー端末を備え、隣の衛星と光でつながって網を作ります。

これがなぜ重要かというと、地上局を経由せずに、宇宙空間だけでデータを中継できるからです。海の上や砂漠、極地など、近くに地上の中継基地がない場所でも、データは衛星から衛星へレーザーで運ばれ、地上局のある場所まで届きます。1つのレーザーリンクで最大100Gbps級、最大約5,400km先の衛星とつなげます（2024年初時点で約9,000基以上のレーザーが稼働）（SpaceX / Hackaday）。

なぜ宇宙のほうが光ファイバーより速いのか

イーロン・マスクがよく語るのが、この点です。光は真空中をいちばん速く進みます。ところが光ファイバーのガラスの中では、光速の約3分の2（約20万km/s）まで遅くなります。一方、宇宙空間（真空）では光速のまま、つまり地上のファイバーより約47%速く進めます。

そのため、低軌道の衛星をレーザーでつないだ網は、長距離になるほど光ファイバーより低遅延になりうるのです。実際、大陸間の長距離通信ではLEOレーザー網がファイバーを上回るという学術研究も発表されています。海底ケーブルが担ってきた長距離通信に、宇宙という新しい選択肢が加わりつつあります（arXiv 2106.07737）。

スマホが直接衛星とつながる時代

また、衛星通信は、専用アンテナだけのものではなくなりました。5Gの規格に衛星を組み込むNTN（非地上系ネットワーク＝衛星などを通信網に統合するしくみ）が標準化され、ふつうのスマホが直接衛星とつながり始めています。

日本では、KDDI／auが「au Starlink Direct」を2025年4月に開始しました。空が見えれば、基地局の電波が届かない山間部や海上でも、特別な機器なしにメッセージなどをやり取りできます。このように、地上の「基地局」を補い、「圏外」をなくす方向へ通信は進んでいます（KDDI）。

この記事のまとめ

• 静止軌道(GEO)は約36,000kmと遠く遅い（往復約0.5秒以上）。低軌道(LEO)は約550kmで遅延25〜50msと速い。
• LEOは1基の覆う範囲が狭いため、常時つなぐには数千基規模の衛星群（コンステレーション）が必要。
• Starlinkは衛星どうしをレーザー（ISL）でつなぎ、地上局なしで宇宙空間を中継できる。1リンク最大100Gbps級。
• 真空中の光はファイバー（光速の約2/3）より速いため、長距離ではLEOレーザー網がファイバーに勝つこともある。
• 5G NTNにより、スマホが直接衛星とつながる時代に（日本ではau Starlink Directが2025年開始）。