ケスラー症候群: 私たちは宇宙ゴミの傘の下にゆっくりと自分自身を閉じ込めている

2019年9月、地球の表面から約320マイル上空にある2つの衛星が、 お互いにズームする 時速32,000マイルという猛スピードで。 1 つは欧州宇宙機関 (ESA) の地球観測衛星 Aeolus で、もう 1 つは SpaceX の Starlink 衛星、そして両方が宇宙の同じ領域に向かってスピードを上げているため、科学者はそれらが衝突する確率は1,000分の1であると推定しました。

米空軍は2つの衛星が互いに向かっているのを目撃し、両機関に警告したが、スペースXが通信システムに「バグ」があると表現したため、いかなる措置も講じなかった。 もし衛星が墜落していたら、両方の衛星は完全に消滅し、その衝撃で大小の破片が何百万もの宇宙に飛び散っただろう。 の冒頭シーンを想像してみてください フィルム 重力、 そして今度はそれを一桁増幅します。

私たち全員にとって幸運なことに、ESA は衝突を回避するために衛星を操縦することができ、現在、両方の衛星は安全に軌道上を飛行し続けています。 しかし、この危機一髪は、スペースがいっぱいになりすぎると何が起こるかを示しています。 何千、あるいは何百万もの物体が私たちの惑星の周りを猛スピードで飛行している場合、衝突の可能性が高くなります。

私たちは宇宙に漂うこのスペースデブリがどのような影響をもたらすのかを調査し、ドナルドから内部スクープを得ました。 ケスラー氏は、元 NASA の軌道デブリ研究上級研究員であり、宇宙に関する世界有数の専門家の一人です。 デブリ。

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衛星が壊れた場合、通常、それを修理するために宇宙に行く人はいません。 ロケットがステージの 1 つを廃棄すると、ステージは射出された場所に浮いたままになります。 そして、軌道上の 2 つの物体が互いに衝突すると、文字通り何百万もの小さな粒子が生成され、それが宇宙に飛び出し、最終的には地球の周りを周回することになります。

この廃棄された物質はすべて、総称してスペースデブリとして知られています。 これは私たちが地球の周囲の宇宙に残したゴミであり、毎年増加しています。

1970 年代後半、宇宙ゴミの研究が始まったばかりのとき、ケスラーは、ある日、宇宙ゴミが大量に存在する可能性があるという恐ろしい可能性を提案しました。 地球の低軌道にあるジャンクで、衝突せずに衛星を打ち上げるのが困難または不可能になるまで衝突が連鎖的に発生する デブリ。 私たちは本質的に自分たちの惑星の囚人になることになり、自分たち以外には誰も責められないことになります。

衝突は以前にも発生しており、今後も発生する可能性があります

デブリやスペースXとESAの衛星が衝突する可能性についての懸念が聞こえたなら あなたには大げさですが、過去に衛星が衝突したことは注目に値します。 結果。

2009年に、 2つの衛星が衝突した 秒速 11,700 メートル (時速 26,000 マイル) という驚異的な速度で、両方の物体を破壊しただけでなく、その 2 つの軌道とその向こう側にある膨大な破片の領域を塗りつぶしました。 衛星のうちの 1 つは通信衛星のイリジウム群の一部であり、もう 1 つは停止されたロシア宇宙軍のコスモス衛星でした。 コスモス衛星は、デブリの脅威を真剣に受け止めている人がほとんどいなかった時代に廃棄され、軌道上に残された。

この事件は、人々を瓦礫の脅威の深刻さに目覚めさせました。 高価な衛星を破壊する可能性があるだけでなく、衝突によって問題はさらに悪化した。NASA は、この出来事は次のように推定した。 1,000個の破片を作成しました 大きさが10センチメートルを超えると、数千年にわたって他の衛星を脅かし続ける可能性があります。

デブリは国際宇宙ステーションとハッブル宇宙望遠鏡の両方を脅かす

宇宙の過密に関しては、考慮すべき 2 つの大きな問題があります。 1 つ目は、国際宇宙ステーション (ISS) など、すでに地球周回軌道上にある宇宙船にスペースデブリがどのような影響を与える可能性があるかということです。 ISS は平均高度 330 キロメートル (205 マイル) の非常に低い地球軌道に位置しており、大量のスペースデブリの真ん中にぶつかっています。 ISS は非常に大きいため、特にデブリの衝撃に弱いため、最大 1 cm のデブリの衝撃に耐えられるように設計する必要がありました。

他のデブリの脅威に対処するために、ISS は潜在的な衝突を監視し、邪魔にならないように移動します。 「宇宙ステーションは、近づくものを避けるために最初に操縦を開始した。」 ケスラー氏は次のように説明した。「しかし、これらの作戦の問題は、 衝突。 追跡精度は、何かが不快なほど近くを通過し、衝突の可能性があると判断できる程度の精度しかありません。 したがって、彼らはそのような状況下で作戦を実行するでしょう。」

ISS の場合、非常に大きく、人命が危険にさらされているため、特に注意が必要です。 また、地球低軌道には、約 545 キロメートル (340 マイル) で周回するハッブル望遠鏡や、有人および無人両方の他のミッションなど、考慮すべき天体がすべてあります。 そして、それは、同様にデブリの問題を抱えている、より高い静止軌道に位置するすべての衛星についても言及しているわけではありません。

デブリがひどくなり、衛星の打ち上げが完全に妨げられる可能性はあるでしょうか?

考慮すべき 2 番目の問題は、デブリが将来の打ち上げにどのような影響を与えるかです。 遠くの惑星への旅行という点では、地球を離れるときは、デブリ地帯を通過するのは非常に短い時間であるため、問題が生じる可能性は低くなります。 この問題は、人工衛星や有人または無人宇宙ミッションなど、デブリ領域内に永久に留まる物体を見るときに発生します。

「道路の真ん中に住むよりも、はるかに安全に道路を渡れるのです」とケスラー氏は説明する。

現在、この問題は主に経済学の観点から考えられています。 基本的に、デブリが悪化するにつれて、衛星の打ち上げ費用はますます高くなるでしょう。 しかし、このテーマに関する研究が不足しているため、この先に何が起こるかはまだ不明です。

ケスラー氏は、「『（衛星打ち上げが可能となるには）どのくらい環境が悪すぎるのか』という答えを出した人はいない」と述べた。 どの時点でスペースデブリが物体を軌道に完全に打ち上げることを妨げるかを確信する前に、この質問に答えることが重要です。

問題を解決するには、今すぐ積極的な行動が必要です

この問題を解決したいのであれば、ただ黙って最善を願うだけではだめです。 ケスラー氏は、瓦礫の問題に真に取り組むには、「もっと積極的な行動が必要だ」と言う。

最も差し迫った問題は法律の問題だ。 デブリの軽減に関して合意されたガイドラインがあり、例えば、軌道上に打ち上げられるものはすべて禁止するというガイドラインがある。 2000キロメートル（1240マイル）未満の宇宙船は、ミッション終了後25年以内に燃え尽きるまで大気圏に再突入する必要がある 完了。 これにより、オブジェクトの削除の責任は、オブジェクトを開始した会社または代理店に課せられます。

しかし現状では、これらはガイドラインであり法律ではありません。 ケスラー氏は、瓦礫撤去に関するガイドラインをルール化し、それに従わない組織には罰則を課すべきだと提案する。 これにより、全員の利益のために人々がフォローするようになるでしょう。

ただし、全員に現在のガイドラインに従わせるだけでも十分ではない可能性があります。 「同じ結論に達した研究はかなりの数あります。たとえ全員がルールを守ったとしても、がれきの成長を止めるには不十分です」とケスラー氏は述べた。 それは、衝突が今も続いており、さらに小さな破片が生成されているためです。

これが、ステップ 2 が必要な理由です。最大 500 個のデブリを軌道から除去することです。 これらは追跡が比較的簡単で、最も危険をもたらすことがわかっている大きな破片です。 そしてここで新しいテクノロジーが登場します。

新しいテクノロジーは私たちの行為をクリーンアップするのに役立つかもしれない

ケスラー氏はNASAの研究者らによる論文を指摘した J.C. リオウと N.L. ジョンソン 2006 年から、スペースデブリを除去するために何が必要かを調査しました。 「来年から開始し、今後100年間にわたって年間5個の物体を除去すれば、軌道環境は安定するだろう」とケスラー氏は語った。

しかし、軌道上から大きな天体を回収するのは非常に困難です。 「これらの物体は掴まれるように設計されていません」とケスラー氏は説明しました。「そしてそれらの多くは回転しています。 物体をつかむ前に、回転を止めなければなりません。 中にはスクールバスほどの大きさのものもあります。」

この問題に対処する方法の 1 つの提案は、衛星がサービスを提供できる施設を作成することです。 寿命を延ばすために保守および修正できるため、故障するまでの期間が長くなります。 ジャンク。 同じ施設を使用して、不要になった物体を軌道から降ろすこともできます。

がれきを除去する方法に関する他のアイデアも検討中です。 RemoveDEBRIS衛星プロジェクト これは、網、銛、視覚ベースのナビゲーションなどの瓦礫捕獲方法をテストするものです。 欧州宇宙機関も 瓦礫撤去の調査中 アストロスケール社と協力して、打ち上げ前に衛星にドッキング機構を追加して、退役した衛星を捕捉しやすくする実験を行った。

国際協力が必要な国際問題

気候変動の課題と同様に、スペースデブリの問題も国際的な問題であり、対処するには国際協力が必要です。 科学研究だけでなく、通信や GPS などの実現技術のために宇宙を使い続けたいのであれば、 私たちは、すでに犯した損害の一部を元に戻す方法を見つける必要があるだけでなく、問題に対する新しい解決策を見つける必要もあります。 未来。

私たちが地球に留まり、他の惑星に旅行する能力を完全に失う可能性は低いですが、 近い将来、地球上に存在する瓦礫の領域が私たちの学習能力に直接影響を与える可能性があります。 空間。 「最も痛手となるのは、他の惑星へのアクセスを失うことではなく、ハッブル望遠鏡を失うことだ」とケスラー氏は語った。 「最終的には単なる瓦礫になる可能性があります。 私たちの科学的好奇心が危険にさらされているのです。」

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