機能停止した衛星やその他の物体によって宇宙ごみが大量に発生し、現在および将来の宇宙ミッションや人類の宇宙旅行に潜在的な問題をもたらしています。
ハッブル宇宙望遠鏡と太陽極大期ミッションの衛星は、いずれも飛来した破片によって小さな穴が開きました。
実用的な宇宙ごみ除去技術の開発が世界で急務となっています。これまで、軌道上の物体を宇宙から回収できた例は一つもありません。
宇宙ごみを除去する初のプロジェクトは2025年に予定されていますが、主な課題には、多額の費用と地球大気への潜在的な影響があります。
軌道上にある数千基の衛星の半数以上が現在、機能停止しています。漂う宇宙ごみの蓄積は、現在および将来の宇宙ミッションや人類の宇宙旅行にとって「致命的な問題」だと指摘されています。
欧州宇宙機関（ESA）によると、1cm未満の物体は推定1億3,000万個、10cmを超える物体は3万4,000個あり、時速数千キロメートルで軌道上を飛行しています。今年の欧州宇宙ごみ会議で発表された報告書は、宇宙ごみの量が2100年までに50倍に増える可能性を示しています。
宇宙ごみの破片は小さいものが多い一方、非常に高速で移動するため、衝突時のエネルギーで衛星を機能停止させたり、宇宙ステーションに重大な損傷を与えたりする可能性があります。
ハッブル宇宙望遠鏡と太陽極大期ミッション（SMM）の衛星は、いずれも飛来した破片によって硬貨ほどの穴が開き、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の鏡も微小隕石による損傷を受けました。
ほとんどの衛星は、役目を終える時のことを想定して設計されていません。軌道上にある6,000基の衛星の約60%は、現在、機能していません。こうした衛星は小さな物体とともに、既存および将来の衛星や宇宙ステーションにとって大きな問題となっています。
SpaceXやAmazonなどの企業が現在宇宙に打ち上げている巨大衛星コンステレーションは、すべての国でインターネットへのアクセスを一変させると期待されています。しかし、こうした民間の通信事業によって、すでに危険なほど衛星が密集する軌道に、さらに5万基の衛星が加わることになります。
科学者らは、巨大衛星コンステレーションの急速な拡大が、いくつもの「共有地の悲劇」を招く恐れがあると警告しています。地上天文学、地球の軌道、地球の上層大気もその影響を受けかねません。
宇宙ごみを除去する方法
「ケスラー症候群」と呼ばれる懸念が高まっています。宇宙ごみの雲が形成され、人類の宇宙旅行や宇宙探査を妨げ、地球の軌道の一部で衛星を利用できなくなる可能性があるというものです。宇宙物体同士の衝突によってさらに多くのごみが生じるこのシナリオは、世界の通信・航行システムにも損害を与える恐れがあります。
そのため、実用的な宇宙ごみ除去技術の開発が重要かつ急務です。これまで宇宙ごみ問題の解決策としてさまざまな戦略が構想され、その一部は最近優先課題に位置づけられました。
これまで、軌道上の物体を宇宙から回収できた例は一つもありません。
宇宙ごみ除去戦略を設計する際の主な問題の一つは、最初に接触するとき、宇宙ごみ（標的）と追跡機の間でエネルギーをどう移動させるかです。優先される方法が二つあり、三つ目の方法も開発中です。
衝突エネルギーを散逸させる方法は、宇宙ごみの衝突エネルギーを低減することを目指します。一つの方法では、追跡衛星が銛を展開し、宇宙ごみに打ち込みます。銛が命中すると、追跡衛星、銛、標的が弾性テザーでつながり、追跡衛星がごみを引いて大気圏に再突入させ、ともに燃え尽きさせます。
エネルギー中立化には、磁気コイルを使って追跡機と標的のエネルギーを完全に均衡させる磁気捕獲方式があります。これはソフトドッキング方式で、その後に行う宇宙ごみ処分方法の予備段階となります。
破壊的エネルギー吸収は、高出力レーザーを使って小さな宇宙ごみを破壊することを目指します。しかし、十分な出力を備えながら軽量なレーザーとバッテリーの組み合わせを開発することが課題です。中国の研究所では、追跡衛星に搭載する宇宙空間用レーザーシステムを開発しており、最大20cmのごみを標的にできます。NASAのオリオン計画では、地上のレーザーを使って小さな宇宙ごみを破壊します。
初の宇宙ごみ除去プロジェクトは2025年に予定されており、ESAが主導します。スイスのスピンオフ企業ClearSpaceを基盤とするコンソーシアム方式で実施されます。
ClearSpaceの追跡機は標的にランデブーし、4本のロボットアームで捕獲します。その後、追跡機と捕獲したロケットは軌道を離脱し、大気圏で燃え尽きます。
高額な費用と汚染の増加
宇宙ごみ問題の規模が非常に大きいため、提案されている解決策には多額の費用がかかることが主な課題です。もう一つの重要な点は、宇宙ごみ除去の取り組みが地球の大気に及ぼす潜在的な影響です。
宇宙から除去される衛星やその他の物体が増え、大気圏で燃え尽きるという考えは、気候科学者の懸念を招いています。宇宙ごみは自然に引き下げられて下層大気で燃え尽きますが、二酸化炭素濃度の上昇によって、上層大気の密度が低下しており、ごみを地球に引き戻す能力が弱まる可能性があります。
自然落下するものも、新たな除去方法によるものも、衛星やその他の宇宙ごみがさらに多く燃焼することで（現在は年間80トン）、分解生成物が大気中に放出されます。
これにより、二酸化炭素やその他の温室効果ガスが確実に増加します。また、衛星に使われる一部の材料が分解すると、オゾン層を損なう恐れのあるクロロフルオロカーボン（CFC）ガスが放出される可能性もあります。
宇宙ごみの問題と廃棄物リサイクルの間には、明らかな共通点があります。宇宙廃棄物についても、循環型経済の戦略を考案する必要があります。
現在、宇宙ごみに関する法的責任は発生元の国が負っています。このことは、将来の国際協力による宇宙ごみ除去プログラムの妨げとなるようです。
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