科学技術振興調整費
海底ケーブルを用いた地震等多目的地球環境モニターネットワークの
開発に関する研究
（第Ⅰ期：1995-1997年度；第Ⅱ期：1998-1999年度）
VENUS計画：Versatile Ecomonitoring Network by Undersea-cable System
地球環境の悪化が人類の生存を脅かしつつある中で，
その防止のためには諸現象の総合的・統一的に理解する必要があり，
極めて重要であるにも関わらずデータの空白域となっている海洋域において
種々のリアルタイム観測を実現する．
研究の全体計画
近年地球環境問題の悪化が人類の生存を脅かしつつある．
地球環境の悪化を防ぐためにも地球上の諸現象を総合的，
統一的に理解する必要性が強く指摘されている．
しかし，海洋は地球表面の７割を占め，
地球環境を総合的に理解する上で極めて重要であるにもかかわらず，
陸域に比べて地球環境を理解するための観測データが圧倒的に不足している．
特に陸から遠く離れた大深度の海域は観測自体が困難であるため
データの空白域となっているのが現状である．
また，日本列島下への太平洋プレートやフィリピン海プレートの沈み込み現象によって
海底においては巨大地震やそれに伴う津波が発生し，
陸域にも大きな被害を及ぼしている．これらのため，
海洋底で起きる諸現象を地球規模で長期間かつリアルタイムで観測するための
観測システムを早急に構築する必要性が高まっている．
一方，国際通信を担うために海底に張り巡らされていた
アナログ式海底同軸ケーブルはインターネットをはじめとする情報化時代に
応えることが不可能になり，また光ファイバー技術の進展に伴って急速に
デジタル式海底光ファイバー通信ケーブルに置き換わりつつある．
これに伴いアナログケーブルは運用が停止され，廃棄されつつある．
運用を停止された既存の海底同軸ケーブル網に観測機器を接続すれば
地球規模のリアルタイム観測網の構築が可能になり，
地球科学上の諸現象を理解する上で大きな寄与が期待される．
本研究においては，これら既設の海底同軸ケーブルを有効利用するとともに，
近年飛躍的に進展しつつあるデジタル技術・光ファイバー技術を応用し
海洋底における固体地球・海洋及び両者相互間の諸現象を
長期間リアルタイムでモニターするための全地球的規模の高精度システムを
構築することが将来の目標である．
第Ⅰ期計画においては，
グアム～沖縄間の旧ＴＰＣ－２海底通信ケーブルの利用を想定した
海底設置型の深海底総合観測システムを開発した．
これに伴い各種観測機器の開発，新しいセンサーの開発，デジタル伝送技術，
潜水艇などによる海底設置・接続技術，深海用水中コネクターの各種技術開発
を行ってきた．
これらの総合観測装置を用いることによりフィリピン海のプレート沈み込み現象を
海溝域でリアルタイムでモニターできるようになる．
しかし，フィリピン海プレート周辺にはマリアナトラフでの
プレートの断裂・拡大域からフィリピン海中央部の海山列，
南西諸島海溝でのプレート沈み込み域まである．
フィリピン海プレートの生成から消滅，フィリピン海周辺の固体地学現象，
海洋物理・化学現象を理解するためには，
海溝域での海底観測だけで得られる結果では不十分で，
ケーブルを最大限利用し面的な観測が必要である．
第Ⅱ期では，第Ⅰ期に完成された観測機器を深海底へ確実に設置し
海底ケーブルを利用したリアルタイムシステムを構築する．これを通じ
将来の全地球規模の多目的地球観測モニターネットワークへつなげられる基礎技術を
構築することを行う．またこれらに合わせて，海底地震発生の早期検知システム，
海洋底海洋環境観測システムなど種々の用途に応じた海底観測システムの構築
に関する検討を行い，将来の多目的海底ネットワークシステム構築に資する．
研究項目
- 観測システムの開発 →
全体システム図
- ハイドロフォンアレーを用いた海底火山活動モニタリング
- 広帯域海底地震計による地震観測
- 海底地磁気電場観測システム
- 精密水圧計を用いた津波監視
- マルチセンサ海底活動モニタリング
- 音響測距を用いた海底地殻変動観測
- 海底ケーブルを用いた地磁気擾乱観測
- 音響通信を用いた移動体(臨時)観測システム
- 海底ケーブル水中接続及び接続操作技術の開発
- 海底ケーブル接続技術の開発
- ROVを用いた接続操作技術の開発
- 海底ケーブルシステム運用・管理技術及びデータ管理手法の開発
第Ⅰ期（1995～1997年度）の進捗状況
海底観測点設営のための機器開発は，
1997年度第１観測点構築に向けて1995年度から順調に進められた．
概ね1996年度までに各機器の主要部の開発を終え，
1997年度前半までに耐圧容器への収納とフレーム・接続ケーブルの作成が行われた．
1997年11月には，分岐装置フレームと一部観測用機器の設置が予定されていたが，
その設置航海では台風の接近等のために海象が悪く，
「しんかい6500」の潜航がほとんど確保できなかったため，
やむなく未設置のまま引き返さざるを得なかった．
その状況をうけて，年度末の1998年3月に，
分岐装置フレームの設置と各観測装置の設置・接続を続けて行うことになった．
しかるに，1998年3月の航海では，
海底ケーブルの切断とグリッパーを用いたケーブルの揚収開始までは順調であったが，
水深2200ｍ（リフトラインケーブルは約4000ｍ）のうちあと500ｍ程度と見られる所で，海底ケーブルがグリッパーから脱落した．
その原因としては，その後の調査で，グリッパー自体の把持力不足に加えて，
海底ケーブルが事前調査時に発見されていない漁具に拘束されていた可能性
が認められている．
いずれにしても，海底ケーブルの揚収に失敗したことに変わりなく，
追加の回復作業を行う選択子もあり得たが，
その作業の確実性に対する懸念等もあって，この3月航海での作業は中断された．
その結果，各観測機器の開発やケーブルシステム構築技術の開発は進んだが，計画第Ⅰ期3年間のうちに第１観測点を構築するという目標自体は達成されなかった．
第Ⅱ期（1998～1999年度）の進捗状況
1998年の10月末から11月にかけての航海では，
若干の予期せぬ不具合に見舞われつつも，探線による海底ケーブルの揚収と
分岐装置フレームの接続およびそれらの海底への設置に成功し，
分岐装置フレームに収容されている津波計のデータが沖縄局で正常に受信された．
しかし，引き続く作業にあたっている最中に，
津波計のデータ送信が途絶える事態が発生した．
その原因は，その後の追跡調査で，
フレーム内の耐圧容器相互間をつなぐケーブルにあった弱点部が
ピンホールとなって海水が浸入し，
浸水が約12時間かかってコネクタ部に到達した時点で
コネクタピン間の絶縁を劣化させたためと判明している．
この結果，分岐装置フレームを回収して修理する必要を生じ，
船上での修理では長期間にわたる性能維持の信頼性が極めて低いと予想されたため，
再び機器未設置のまま航海を終えることとなった．
Venus計画全5年の最終年度である1999年度には，
分岐装置フレームの再設置と各観測装置中の海底設置・接続が行われた．
1999年8月の海底ケーブル作業船「黒潮丸」の航海で，分岐装置フレームと
一部観測機器の海底設置が行われ，
分岐装置と津波計・ハイドロフォンアレイの正常動作を確認した．
引き続いて9月の海洋科学技術センター海洋調査船「かいよう」の航海で，
全観測機器のディープトウを用いた海底設置作業を行い，
1999年10月には同センター深海作業船「かいれい」の航海で，
無人有索深海作業艇(ROV)「かいこう」による全観測機器の分岐設置へのケーブル接続と各観測装置のセンサ展開・調整等の作業を行った．
これらの作業は海象にも恵まれて概ね順調に推移した．
→
沖縄沖観測点
各観測装置とも分岐装置への接続後に，陸上局での動作確認試験を行い，
いずれも正常なリアルタイムデータの取得が行えることが確認されている．
全観測装置からの取得データは，海底ケーブルの陸揚げ局である沖縄中継所から，
専用回線を通じて海洋科学技術センター(横須賀市)へリアルタイム伝送され，
同センター内のVENUSデータセンターでデータベース化が開始された．
しかしながら，1999年11月19日夜に至って原因不明のデータ伝送停止が発生した．
その後，復旧作業として分岐装置開発担当者らによる動作再開操作が試みられたが，
正常動作までは復せず，翌11月20日夜以降は，
動作再開操作も受け付けられない状況すなわち給電回路の故障に至った．
この不具合発生の原因に関しては，深海探査機「ドルフィン-3K」による潜航観察
（1999年12月）を含めた原因調査を行うとともに，
水中着脱コネクタを通して各機器の状況を診断する「水中テスター」を開発して
本格的な ROVによる潜航調査に望んだ．2000年5月に ROV「かいこう」を用いて行った
潜航調査の結果，分岐装置及び一部の観測機器の双方で絶縁不良が発生していること
が明らかとなった．さらに詳細な原因の解明は，分岐装置自体を回収して進められる．
