アイザック・ニュートンの時代から科学者を困惑させてきた科学的難問
宇宙空間にたどり着いた廃棄物の破片がその後どうなるのか、考えたことはありますか？例えば、ロケットが自然に爆発した際に飛び散る金属はどうなるのでしょうか？ 答えは、多くの場合、それらは宙に浮いたままの状態です。
実際、地球の軌道には多くの破片が浮遊しており、宇宙は急速に混雑しつつあります。そして、ある天体物理学者の理論によると、宇宙空間に漂う破片が他の破片と衝突し、連鎖反応が起こって、最終的には宇宙空間が完全に破片で埋め尽くされる日が来る可能性があるとのことです。
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宇宙の混雑をテーマにした科学的な討論を見たことがある方は、「ケスラー効果」という言葉を耳にしたことがあるかもしれません。
この現象は、最初にそれを説明し引退した天体物理学者でありNASAの科学者であるドナルド・ケスラーにちなんで名付けられましたが、その定義はかなり曖昧です。
しかし、大まかに言えば、宇宙空間に漂う破片が衝突の連鎖反応を引き起こすというシナリオを指します。
この連鎖反応では、1つの衝突により破片の雲が放出され、それらの破片が今度は他の宇宙物体と衝突し、さらに破片を生み出します。
この悪夢のようなシナリオでは、スペースが破片で詰まって衛星が運用できなくなるまで、連鎖反応が続き、人類は宇宙から完全に撤退せざるを得なくなります。
ケスラー事象が発生する可能性については、専門家の意見は分かれています。しかし、宇宙の混雑が問題であるという点については、広く意見が一致しています。
軌道上の物体の断片化により、宇宙空間の混雑が発生します。これは、1957年の宇宙開発の黎明期から悪化の一途をたどっている問題です。
衛星同士の衝突や、宇宙船が自然発火するなど、さまざまな理由で断片化が起こる可能性があります。
例えば、2021年にロシアは、兵器実験の一環として、自国の衛星の1つにミサイルを発射しました。これにより、1,500個以上の追跡可能な破片が生じました。
宇宙空間に漂う破片は、さまざまな理由で問題となっています。一方では、宇宙ステーションで生活する宇宙飛行士の生命を危険にさらします。
例えば、2024年11月、国際宇宙ステーション（ISS）に滞在中の宇宙飛行士たちは、宇宙ゴミが自分たちに向かって猛スピードで突進してくる中、最悪の事態に備えました。
幸いにも、国際宇宙ステーションの軌道を修正し、衝突を回避することができました。しかし、もし破片がステーションに接触していたら、ステーションの一部が減圧し、宇宙飛行士の生命が危険にさらされる可能性がありました。
一方、宇宙空間に漂う破片は、衛星や、GPS機器など私たちの日常生活を支える宇宙技術にリスクをもたらします。
さらに悪いことに、宇宙ゴミの追跡が困難であるため、宇宙の混雑問題は当初考えられていたよりもはるかに深刻である可能性があります。
一般的に、宇宙空間を浮遊する物体は、追跡するには少なくともテニスボール程度の大きさが必要です。これより小さい物体は光を反射することができません。
しかし、テニスボールよりも小さい物体でも、重大な被害を引き起こす可能性があります。 実際、NASAによると、ペンキの染みほどの大きさの物体でも金属を突き破ることができるそうです。
これは、宇宙空間を周回する際に、これらの物体が高速で移動するからです。 彼らが動く速度は、宇宙にわずかでも残されたごみが心配になるほどです。
前述のケスラーが述べたような衝突の波及効果がいつ、どこで、どのようにして起こるのかについては、現在、専門家の意見が分かれています。
その影響をモデル化することは非常に困難です。宇宙専門家の間でも、物体が軌道上のどこにあるのかについて、完全な正確なイメージが共有されていないことが、その理由のひとつです。
宇宙天候が軌道を変化させる可能性があること、そして、空中の破片のサイズや形状について誰も正確に把握していないという事実を踏まえると、予測を行うことは非常に困難です。
科学者たちは、特定の人工衛星がどのように分解するか、破片がそれぞれどのような形状になるか、それぞれどこへ行くか、次に何に衝突するかなど、正確に推測しなければなりません。
ケスラー症候群は継続的な現象であるため、この現象はすでに進行中であると考える科学者もいます。しかし、彼らは少数派です。
ケスラー効果の防止に関しては、最も注目されている解決策が2つ提案されています。
まず1つ目は、除去技術への投資です。 企業や政府はすでに、技術によって軌道上の破片を除去する方法を検討し始めています。
このような技術の一例として、欧州宇宙機関とハイパフォーマンス・スペース・ストラクチャー・システムズ（HPS GmbH）という技術系企業が開発したドラッグ・オーグメンテーション・デオービティング・サブシステム（ADEO）があります。
欧州宇宙機関によると、2022年12月にプロトタイプのブレーキセイルがION衛星から正常に展開されました。
しかし、分解技術の問題は、非常に高額であること、そして、それを大規模に展開するための費用を誰が負担するのかが明確でないことです。
もう一つの提案されている解決策は、規制を強化し、企業や個人が宇宙で無責任な行動を取ることを防止することを目的とした国際法および、または国内法を採択することです。
すでにいくつかの取り組みが進行中です。2024年9月、国連は「未来のための協定」を採択し、その中には宇宙の混雑に関する項目も含まれています。
この問題が規制によって制御できるかどうかは、今後明らかになるでしょう。一部の専門家は、このような法律は国家レベルで導入された場合、より強制力を持つ可能性が高いと考えています。
出典: (CNN) (Aerospace America)
宇宙の混雑：ケスラー・シンドロームとは何？
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実際、地球の軌道には多くの破片が浮遊しており、宇宙は急速に混雑しつつあります。そして、ある天体物理学者の理論によると、宇宙空間に漂う破片が他の破片と衝突し、連鎖反応が起こって、最終的には宇宙空間が完全に破片で埋め尽くされる日が来る可能性があるとのことです。
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