宇宙ゴミ:その正体と除去が重要な理由

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この記事は2021年5月に初めて公開され、2022年6月に更新されました。

  • NASAは、宇宙飛行士や宇宙ミッションを危険にさらしている26,000個以上の軌道上のデブリ(「宇宙ゴミ」)を追跡しています。

  • 宇宙ゴミは時速40,000kmで移動することがあり、衛星通信を破壊する可能性があります。

  • 新たな宇宙ミッションは、軌道上の宇宙デブリを捕獲し、除去することを目指しています。

2021年11月、国際宇宙ステーションの乗組員は、地球を周回する壊れた衛星の破片に衝突されるのを避けるため、船内への退避を余儀なくされました。

その8か月前の3月22日には、翼を持つ洗濯機に似た機体が、カザフスタンからソユーズロケットで打ち上げられました。発明者らはこれを「宇宙デブリのドッキングと除去に必要な中核技術を実証する、世界初の商業ミッションの始まり」と説明しています。

過去1年間、ELSA-d(End-of-Life Services by Astroscale-demonstrationの略)ミッションは、画期的な手法を試験しており、磁気回収を用いて軌道上の宇宙ゴミを捕獲し、安全に除去するものです。これは、多数の企業や政府が大規模に取り組む「宇宙のゴミ拾い」の取り組みの一環です。

NASAは公式に26,000個以上の軌道上デブリを追跡しており、「宇宙ゴミ」とも呼ばれ、宇宙飛行士や宇宙ミッションを危険にさらしています。

2022年6月、英国政府は「宇宙の持続可能性計画」を発表し、その中に能動的デブリ除去(ADR)向けの600万ドルの基金が含まれています。

推計では、ADRや寿命末期サービス(EOL)を含む、軌道上サービス・製造(IOSM)のグローバル市場は、2030年までに44億ドルの規模になると見込まれており、これは英国宇宙庁の依頼で作成され、ELSA-dを開発した日本のスタートアップであるアストロスケールが共同執筆した持続可能性報告書によるものです。

宇宙のスクラップ置き場の清掃

ELSA-dは、2機の衛星を重ねて構成されています。1機目はサービス機で、軌道上のデブリを安全に除去するように設計されています。これは、試験飛行中に宇宙デブリを模した小型の「クライアント」衛星とドッキングし、サービス機がそれを宇宙空間で効果的に捕獲できるようにします。

ELSA-dが軌道に乗って以来、遠方からの物体の追跡や、制御されていない物体とのランデブーなどを含む試験に成功しており、技術が機能することが実証されています。

これらの試験の成功により、アストロスケールは自社技術の商業化に一歩近づきました。捕獲後は、デブリとサービス衛星が一体となって地球の大気圏に戻り、再突入時に燃え尽きるという計画です。

ELSA-dは、軌道上の宇宙デブリを捕獲し、安全に除去する能力を備えています。Image: アストロスケール

2022年5月、アストロスケールは、英国および欧州宇宙機関、ならびにOneWebと提携し、新たなミッション「ELSA-M」を打ち上げることを発表しました(打ち上げは2024年末を予定)。これはELSA-dの能力を基にするものです。

アストロスケールのCEOであるノブ・オカダ氏は、2017年に世界経済フォーラムのテクノロジー・パイオニアに選出されており、2022年世界宇宙週間の名誉議長に任命されました。同週間は10月に開催され、持続可能性と宇宙をテーマとします。

同氏はまた、フォーラムの宇宙に関するグローバル未来評議会のメンバーでもあります。同評議会は、社会経済的影響や持続可能な成長の維持の必要性を含め、この分野の重要な課題を検討しています。

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宇宙ゴミの歴史の概要

1957年にソビエト連邦が最初の人工衛星であるスプートニク1号を打ち上げて以来、低軌道と呼ばれる宇宙空間はますます混雑してきました。

宇宙交通の増加に伴い、宇宙空間での衝突件数は「増加が予想される」と、国連宇宙部(UNOOSA)は指摘しています。

NASAが監視する26,000個以上のデブリのうち、4,000個以上は機能を停止した衛星やロケットの段で、稼働中の衛星を破壊し、地球上の通信に影響を与えるおそれがあります。

さらに、大きさ10cmまでの宇宙ゴミの破片が最大90万個、1cmまでの微小な破片が1億2,800万個存在するとされていますが、これらは小さすぎて監視できません。

欧州宇宙機関の宇宙デブリ事務所によると、時速40,000kmで地球を周回する最小の破片であっても、稼働中の衛星に壊滅的な損害を与えるおそれがあります。

数千の衛星が宇宙ゴミとの衝突の危険にさらされています。Image: 国連宇宙部/欧州宇宙機関

「その速度で衛星に衝突した1cmの粒子が持つエネルギーは、ほぼ手榴弾の爆発に相当します」と、欧州宇宙機関の宇宙デブリ事務所長であるホルガー・クラーグ氏は、宇宙デブリの管理に関する動画の中で述べています。

「このような衝突の結果は、衛星の故障、大型の物体の場合は衛星の破壊や破片の発生につながり、それがまた環境への影響をもたらします。」

クラーグ氏は、今後数十年にわたって続く破片同士の衝突により、宇宙空間の特定の領域が宇宙飛行に利用できなくなる可能性もあると述べています。デブリの存在は国際宇宙ステーションの活動を混乱させる可能性があり、同ステーションは2020年に3回デブリとの衝突を辛うじて回避しており、2021年にも同様でした。さらに、月や火星へのミッションにも影響を与える可能性があります。

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