ボール社のソーダ缶から衛星への意外な旅

バニースーツ、ヘアネット、マスクを身に着けたエンジニアたちは、約 6 フィートの高さの垂直の白い皿の周りに立っています。クリーンルーム用の服装は、生物学的剥離による機器の汚染を防ぐためのものです。皿の端からは、関節式の黒いアームが外側に伸び、隣接する金属シリンダーに接続されています。

それぞれの部品は、単体ではUFOと間違われるかもしれない。そして実際、それらは地球外生命体として運命づけられている。来年、それらは気象システム後続マイクロ波（WSF-M）と呼ばれる大型衛星の一部として軌道に打ち上げられる。この高性能アンテナは、地球から放射される微弱なマイクロ波を捉え、その波動特性から地上の気象状況を明らかにする。

黄色いクレーンがチームの頭上にそびえ立ち、蛍光灯から発せられる光子が部屋全体を白く染める。機械式アームの可動性をテストする準備として、エンジニアたちは腕を交差させ、うなずき、前進し、後退する。ついに実験のアクティブな部分が始まる。ゆっくりと滑らかに、アームがアンテナを上向きの弧を描くように持ち上げる。次にアームが完全に伸びて（勝利の V の字）、アンテナが円筒の上に浮かぶように配置される。

エンジニアたちは明らかに満足している。一人が拳を空に向かって突き上げている。

地球上空の米国権益を守ることを使命とし、WSF-Mプログラムを運営する米国宇宙軍も、2021年秋に実施され、メイン反射鏡展開試験と呼ばれる試験が成功したことを知って非常に喜んだと思われる。最寄りのセブンイレブンに行くときは、軍、特に宇宙軍がアメリカのGPS宇宙船を所有していることを忘れてしまうかもしれない。また、スラーピーの配送中に雨が降ると予報が出たときも、その予測に感謝すべきは国防総省の衛星だ。

しかし、それをすべて可能にする気象観測機器は、軌道高度ではなく、年数で年々進歩している。だからこそ、エンジニアたちは、新しいアンテナがゆっくりと展開されるのを見るために集まったのだ。2023年に完全に組み立てられれば、WSF-Mは打ち上げられ、気象観測と予報を21世紀に引き上げることになる。

20年以上前に打ち上げられた前世代の軍事気象衛星は、海面上の風向は分からず、風速しか分からなかった。WSF-Mは両方の機能を備え、エンジニアたちが昨年秋に展開するのを観察したアンテナは、過去の宇宙船よりも大型だ。また、嵐の構造（および穏やかな日の構造）を高解像度で明らかにする。これらの機能と、WSF-Mやその後に続く他の衛星によって可能になる長期データ記録は、人類が気候変動を監視し、おそらくそのより激しい影響を緩和する措置を講じるのに役立つだろう。日々の詳細な測定によって、より正確な予測が可能になる。なぜなら、天気がどうなるかを知る上で最も重要な要素は、現在の天気を正確に把握できることだからだ。

ターンバイターン方式のナビゲーションや天気予報アプリにおける軍の役割をよく知っていたとしても、最新の気象ハードウェアのアップグレードを誰が製造しているかについては必ずしもよく知らないかもしれない。ボール社は、昔の缶詰製品や、全国の飲料メーカーのいたるところで見かけるアルミ製のポップトップ容器で有名である。しかしボール社は、その製造の専門知識を駆使して、遠くの暗い天体を見事な詳細さで見る能力で天文学者に心臓を高鳴らせるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のミラーシステムを作り、何千もの太陽系外惑星を発見したケプラー宇宙望遠鏡を建造し、鮮明な画像が今や畏敬の念と歓喜を呼び起こすハッブル宇宙望遠鏡の欠陥のあるミラーを修復した。WSF-Mは、現在同社が抱えている数十のハイフライングジョブの1つである。

ボール社は奇妙な二面性を持ち、地球を周回する最先端の宇宙船の開発に携わる一方で、非常に地球的で平凡なパッケージも製造している。CEO のダン・フィッシャーは「理解できない」とよく言われる。しかし、共通点もある。事業の両端とも金属とガラスの専門知識に依存しており、近い将来、どちらも地球上の人類の生活をより持続可能なものにするのに役立つかもしれない。

ボール社が1880年に設立された当時、誰も、地球上のいかなる物も宇宙に行ったことがありませんでした。衛星はSF小説にしか登場しませんでした。米国には気象庁もおろか、空軍もありませんでした。そしてボールは気候よりも灯油に興味を持っていました。

同社の起源の物語はよく知られており、Apple の「ガレージで始まった」という創業神話の昔風バージョンである。ニューヨーク州バッファローの 5 人のボール兄弟は、叔父から 200 ドルを借りてブリキ缶会社を設立した。彼らは容器を木で覆い、ペンキや灯油などの液体の容器として販売した。数年のうちに、彼らは現在では自家製ピクルスや甘いお茶を無数に保管しているガラスの缶詰瓶の生産にまで事業を拡大した。

ジャーナリストのトッド・ネフ氏は、コロラド州ボルダーのデイリーカメラ紙で科学・環境担当記者として働いていたころ、この話に何度も触れてきた。ネフ氏は、ボール社が1998年に本社を移転したデンバー都市圏での活動を頻繁に取材していた。2005年、同社がディープインパクトという名の宇宙船を遠くの彗星にまっすぐ打ち上げるのを見て、この物語にはもっと何かあるのではないかと考え、そのことを著書『From Jars to the Stars』にまとめている。

ネフが知るところによると、1930年代までに同社はインディアナ州マンシーに本社を置き、年間1億9千万個の瓶を製造していた。これは全米の人口に1人当たり年間約1.5個を供給できる量である（注：流通戦略ではない）。第二次世界大戦中、ボール社は冷蔵庫のガスケットや自動車や飛行機のゴムや金属部品の製造に製品ラインを多様化し、多くの米国メーカーと同様に軍向けの製品も製造し、砲弾や電池ケースを製造した。

同じ名前のボール社の創始者の息子であるエドモンド・ボールは、ジャムを置く場所を人々に提供するというよりはるかに大きなビジョンを掲げて 1948 年に会社を引き継ぎました。彼はパイロットであり、第二次世界大戦にも従軍した経験があります。その経験から、テクノロジーの可能性と、それがいかに大きなビジネスであるかを彼は知っていました。

ネフが記録しているように、彼はボールのベル研究所となるような研究開発組織を作ることを熱望していた。最初のステップとして、ボールは 1955 年にコロラドに拠点を置くコントロール セルズという会社を買収した。この会社はトラック、橋、電車、さらには家の重さを測る計量機を販売していた。しかし、コントロール セルズは貧弱な製品設計と不安定な財務状況に悩まされていた。エド ボールにとっての転機は、それほど単純ではない隣人との単純な訪問だった。コントロール セルズのゼネラル マネージャーは、コロラド大学で宇宙ハードウェア グループを率いていた物理学者デビッド ステイシーの隣人だったのだ。

1956 年のある日の午後、エド・ボールとコントロール セルズのマネージャーがステイシーの家のドアをノックしました。2 人はすぐにステイシーの家の庭で飲み物を飲みながら話をし、ボルダーのフラットアイアンズの突き出た岩を眺めていました。会話は電子機器の話になり、ステイシーが苦戦中のコントロール セルズに技術的な支援を提供できるかもしれないという考えに発展したのではないかとネフは推測しています。

実際にはそうはならなかったが、ステイシーは年末までに大学を辞め、ボール社に入社して航空宇宙子会社のボール・ブラザーズ・リサーチ・コーポレーションを設立した。ステイシーは、現在同社のハイテク部門の拠点となっているボルダーで宇宙船の技術業務を指揮した。

1959年、このグループの最初の大きな成果は、太陽を利用して人工衛星の方向を定めるNASAのシステムを開発したことであり、これが2番目の成果、すなわち宇宙機関のために太陽のおよそ11年の太陽周期を観測する軌道型太陽観測衛星シリーズの開発につながった。

この計画の最初の衛星は、3年後にデビューした。費用は230万ドルで、提案された費用の3倍だった。ネフ氏が「巨大な缶」と呼ぶ容器でフロリダ州ケープカナベラルの発射場に運ばれた。まさにその通りだ。打ち上げの数時間前、技術者らは宇宙船を解体し、3月7日に地球の厳しい拘束から逃れる前に、土壇場での通信と推進の問題を解決した。1964年には、2番目の太陽衛星に取り付けられたロケットブースターがケープカナベラルのビルで発火し、技術者3人が死亡した。4番目の宇宙船は軌道に乗ることはなかった。

それ以来、ボール社の航空宇宙事業は大きく発展した。同社は現在、約10億ドル相当の政府契約を締結しており、その中にはWSF-Mに関する業務も含まれている。

現在、チームはWSF-Mの気象感知機器と、それを収容する宇宙船を少しずつ構築している。大きなマイルストーンの一つは「スピンテスト」で、アンテナがゆっくりとしたオリンピックのフィギュアスケート選手のように回転することに成功した。軌道から地球全体を監視するには、アンテナが絶えず回転する必要がある。

ボール社の気象・環境担当ディレクター、コリー・スプリンガー氏は、直接その場に居合わせることができなかったが、このビデオに5つ星を付けた。宇宙船が宇宙で必要なことをするのを見ると、未来の予測が現実味を帯びてくる。これはスプリンガー氏にとって重要なことだ。ボール社に来る前、同氏は海軍でMETOC（気象海洋学士官）として何年も過ごし、海軍に気象と海洋の予報を提供していた。衛星観測もよく使われていた。そのデータは、同氏の命を救ったかもしれない。

スプリンガーは、インターネットがまだ安定した接続の端っこにあった90年代、彼が航空母艦ジョン・F・ケネディに乗艦していたときのことを思い出す。この艦はフィラデルフィアの造船所で2年間の改修を終えたばかりで、乗組員は海上試験に出航した。彼らは派遣中ではなかったため、レーダーで嵐を追跡するなどの通常の気象観測機器は持っていなかった。「艦上にあったのは衛星受信機だけだった」とスプリンガーは言う。ハリケーンが突然南から近づいてきていることを知るにはそれで十分だった。

衛星からの電磁波は受信機に滑り込み、背中にデータを載せた。船長に説明しながら、スプリンガーは63フィートのうねりを眺めた。「どこに逃げるか、いくつか決断しなければなりませんでした」と彼は言う。

そのデータを支える宇宙船は、1961年から続く国防気象衛星プログラムの一部である。国防総省は、寿命の尽きた金魚の親が入れ替わるように、定期的に衛星を交換してきた。現在の3機はロッキード・マーティン社製で、それぞれ2003年、2006年、2009年に打ち上げられた。宇宙軍は、これらとプログラムを最新技術と交換したいと考えている。WSF-Mは、2機の衛星アップグレードの最初の主要部分である。

可視光ではなくマイクロ波を観測できる能力が鍵だ。マイクロ波は雲、雪、雨をまっすぐに通り抜ける。これは重要なことだ。なぜなら、完璧に晴れた日の短期予報を知りたい人は誰もいないからだ。「この衛星は全天候型です」とWSF-Mの主任エンジニア、クイン・レムンド氏は言う。他の種類の衛星は、気候条件の「最高点」しか感知できない。

今日の気象情報の多くは、レーダーなどの能動的なマイクロ波システムから得られます。レーダーは電磁波を放射し、それが跳ね返ってきて、その進路上にあるものを明らかにします（レーダーのほとんどは地球の表面にあります）。WSF-M は独自の信号を放射しません。その代わりに、地球から来る自然の波を受動的に監視します。これらの波動は非常に小さいため、感度の高い受信機で受信する必要があります。「いわば、ノイズから波動を引き出すのです」とレムンドは言います。WSF-M には、マイクロ波の方向を識別できるセンサーも搭載されています。この特性は偏光と呼ばれます。

これは、WSF-M のもう 1 つの主要目標である、海面の風向と風速の両方を測定するための鍵となる。現在の衛星は、ほとんどの場合、風速はわかるが、風向はわからない。これは、たとえば、熱帯暴風雨が発生しているかもしれない海の真ん中で、何が起きているのかを追跡する地上の装置が存在しない可能性がある場合に問題となる。

WSF-M は、サイクロンの強さも測定しますが、これは風速に左右されます。これを一般的な風と降水量の測定と組み合わせると、気象学者は「気象現象」がどこにあるのかを正確に把握し、それがどこに向かう可能性があるかをより正確に予測できるようになります。

WSF-M は宇宙の状況も調べる。たとえば、太陽の活動が地球の近くでどのように現れているかなどだ。太陽の爆発 (太陽フレア) から発生する粒子とエネルギーは、衛星の電子機器、通信、さらには軌道にまで影響を及ぼす可能性がある。

WSF-M は、主な目的以外にも、積雪の深さ、土壌水分、海氷の特性も調べることができます。これら 3 つは天候に影響を及ぼし、世界中の国防総省の活動に情報を提供します。たとえば、飛行機はひょう嵐を避けて飛行するために追加の燃料が必要ですか? 船は追い風を捉えるために横向きに航行する必要がありますか? スノーキャットにガソリンを入れるか、泥だらけのタイヤで滑らせる必要がありますか?

言うまでもなく、これらの要因は、専門用語で言うところの戦闘員以上の人たちにとって重要です。正確な予報を必要とする人なら誰にとっても役に立ちます。そして宇宙軍は情報を惜しみなく提供しています。「NOAA はこのデータを使用しています」と宇宙軍の宇宙システム司令部制作部隊のシャーロット・ガーハートは言います。「NASA​​ もこのデータを使用しています。この情報は世界中の予報士に公開されています。」

ボール社のフィッシャーCEOは、新世代の気象衛星のセンサーは将来、政府や企業の行動監査にも役立つかもしれないと語り、企業が一定量の温室効果ガスを排出する権利を取引するシステムであるカーボンクレジットなど、これらの組織が気候に関する義務を果たしているかどうかを明らかにするだろうと語る。「私たち全員が同意していることが実際に起こっているかどうかを判断するには、かなり豊富なデータが必要です」と同氏は言う。

チーフエンジニアのレムンド氏は、データは多ければ多いほど良いと考えている。とはいえ、気象の有用性は身近なところでも問題となっている。2021年12月、風速100マイルに達する突風を伴う暴風雨が草原火災を引き起こし、デンバー郊外の近隣地域に広がり、ボール社の従業員の家屋を含む1,000軒以上の家屋が焼け落ちた。「戦闘員だけでなく一般の人々のために、天気予報を改善するために少しでもできることがあれば、それはやる価値がある」とレムンド氏は言う。

コロラド州ゴールデンの工業地帯にあるボール社の主要缶詰工場は、50年以上も前、缶詰メーカーのジェフコ・マニュファクチャリング社を買収して事業に参入した当時と同じ建物に今も入っている。偶然ではないが、この町にはクアーズ醸造所もあり、ほとんどの人がマンションや郊外の邸宅に住んでいるにもかかわらず、同工場はカウボーイの美学を維持しようと努めている。ボール工場は、ジェフコの職長たちが予想したよりも多くのポップトップを生産している。ずんぐりとした12オンスのミラー、12インチのスリムなホワイトクロー缶、24オンスのモンスターのガブガブ、俳優のジェイソン・モモアが自分のブランドの水を入れるねじ式のアルミボトルなど、何でもここで見つかる。

現在、ボール社は世界最大の缶詰メーカーで、年間500億缶以上を生産している。同社が有名になった瓶は、1990年代初めに分社化し、最終的にその事業の一部を売却して以来、製造されていない。しかし、缶詰戦略は変化している。同社は最低注文サイズを引き上げ、クラフトビール醸造所のような小規模顧客を締め出す動きを見せている。現在、ボール社は小規模生産者ではなく、大手企業に興味を持っているようだ。宇宙用語で言えば、この旗艦はディスカバリー級のさまざまなものよりも優れている。

ジェフコ社の旧工場で行われていることは、ボール社の航空宇宙プロセスとは多くの点で正反対だ。同社の軌道上の専門分野は、特注で斬新、高度に精巧で、ユニークなファセット加工が施されたダイヤモンドだ。一方、同工場では、少なくとも類似品である缶が毎日 700 万個も大量に製造されている。

製造現場では、アルミ板がタフィーのように巻き出され、機械に引き込まれてカップ型の容器に型抜きされる。この「カップ」は「ボディメーカー」によって伸ばされ、洗浄される。その後、同社はこれを「デコレーション」と呼ぶ。これは、飲んでいるものが何であるかを視覚的に表すものだ。ロゴはシリンダーに1色ずつ印刷されるため、画像は徐々に現れる。ノズルは内側にコーティング剤を吹き付けるため、液体が金属に触れたり腐食したりすることは決してない。缶には首が作られ、次に蓋を取り付ける場所ができる。最後に、自動小銃のような音を立てるタブ製造機が、1分間に750回、別のアルミ板をプレスする。タブの近くでは、最終段階の空き缶の群れが頭の高さで行進し、ゾンビのように一斉に前方にぴくぴく動く。それらは最終的に液体を作る人たちによって充填され、密封される。

工程全体を通じて、高速カメラが欠陥をスキャンし、1分間に何千もの缶を良否判定する。ロボットのテストに合格しなかったものは、横のゴミ箱に捨てられ、リサイクルされる。

「安全は缶の中にあります」と、工場の床の上に掲げられた、怪我をしないようにという多くの標識の 1 つに書かれています。「私にできます。あなたにもできます。私たちにもできます。」

ボール社は創業150周年に近づくにつれ、事業の方向転換を図り、新しい金属製品の開発に取り組んでいる。ボール アルミカップはSOLOスタイルの容器で、バーのパイントグラスやスポーツスタジアムなどの大きな会場で使われる背の高いプラスチックカップに代わる製品となる。

これは良いビジネスであり、地球にとっても良いことだ、というのが経済的、哲学的な論理だ。結局のところ、業界は、これまで生産された工業用および商業用のアルミニウムの 4 分の 3 がまだ流通していると主張している。「アルミニウムは戻ってくるだろう。自動車や建設の形で戻ってくるかもしれない」と CEO のフィッシャー氏は言う。「ゴミになることはない。埋め立て地にもならず、海にも流れないだろう」。少なくとも一部はそうならないだろう。EPA の推定によると、人々が実際にリサイクルしている (捨てるのではなく) 金属製飲料缶は半分以下だ。

リサイクル工場に運ばれたアルミニウムは生まれ変わる。方向転換することになる。その先、おそらくリサイクル缶と気候監視衛星の間で、ボール社の環境に優しい取り組みが、ついに同社の奇妙な組み合わせの事業間の溝を埋めることになるだろうとフィッシャー氏は推測する。ついに、きちんとした、いや、整然としたパッケージが完成する。

このストーリーはもともと、PopSci の 2022 年夏の Metal 号に掲載されました。PopSci+ のストーリーをもっと読む。