宇宙の裏庭を掃除する

宇宙ゴミとは、地球の周りに放置されたまま放置されている膨大な量の人工物体を指します。 これらの物体には、古い衛星、使用済みのロケットステージ、衝突による破片、さらには小さな塗料の破片も含まれます。 宇宙探査と衛星の配備が数十年にわたって増加するにつれて、このデブリの蓄積も増加しています。 現在、宇宙ゴミは、より大きな破片から、小さすぎて追跡できない破片に至るまで、数百万個あると推定されています。 これらの物体のうち、NASA は、ソフトボール以上の大きさの物体が約 23,000 個あると推定しています。

宇宙ゴミの存在は、さまざまな理由から重大な問題を引き起こします。 まず、膨大な量のデブリにより、宇宙で衝突が起こる可能性が高まります。 これらの衝突はさらに多くの破片の生成につながり、問題を悪化させ、ケスラー症候群として知られるカスケード効果を引き起こす可能性があります。 衝突のたびに、さらなる衝突とその後の機能する衛星や宇宙船の破壊のリスクが増大し、有人ミッションと無人ミッションの両方に深刻な脅威をもたらします。 宇宙ゴミの存在により、新しい人工衛星を軌道上に駐機できる残りの数も制限されており、急速に減少している。

しかし、この瓦礫を除去するのは大きな課題です。 その多くは時速数千マイルで移動するため、たとえ非常に小さな粒子であっても、接触すると非常に危険になる可能性があります。 コロラド大学ボルダー校の研究者らは、SF 小説の 1 ページを切り取って、この難しい問題を解決しようとする最近の提案を発表しました。 彼らは、物体に物理的に触れることなく、物体を押したり引いたりできるタイプのトラクタービームについて説明しました。 スターシップ・エンタープライズのトラクター・ビームほど強力でも高速でもないかもしれませんが、どこかから始めなければなりません。

この革新の背後にある技術は、SF の重力ビームほど洗練されたものではなく、アルゴン イオンの高速移動流を生成できるイオン銃に依存しています。 このイオン流で宇宙ゴミを爆破すると、宇宙ゴミにマイナスの電荷が与えられ、同時にイオンガンを搭載した乗り物はさらにプラスに帯電します。 これらの異なる電荷により、風船を頭をこすったときに発生するのと本質的に同じ静電効果を利用して、時間の経過とともに物体が互いに向かって移動します。

宇宙の条件は明らかにここ地球とは大きく異なるため、チームは方法をテストするために「プラズマと宇宙船間の相互作用のための静電帯電研究所（ECLIPS）」と呼ばれる真空チャンバーを構築する必要がありました。 ECLIPS の内部では、軌道高度で地球を取り囲む自由電子とプラズマの薄いガスをシミュレートできます。 この現実的な環境を使用して、彼らはデブリの破片を導入し、宇宙でも同じ効果が見られることを期待して、イオン銃がデブリを引き付けることができることを確認することができました。

ただし、これは遅いプロセスになります。 ECLIPS で行われた実験の結果と一連のコンピューター シミュレーションに基づいて、トラクター ビームは重さ数トンの衛星を 2 ～ 3 か月で約 200 マイル牽引できると推定されました。 これは特に印象深いことではないかもしれませんが、新しい衛星のために非常に貴重な不動産を安全に解放するには十分です。 また、このようなガベージ コレクターは何度も再利用でき、最終的には空の広範囲をクリーンアップできる可能性があることに注意することも重要です。

しかし、シミュレーションとテストベッドは完全に現実のものではないため、チームはトラクター ビームを現実世界に展開する前に、やるべきことがまだたくさんあります。 まず、デブリはその軌道上で激しく転がることが多いため、捕まえるのが困難です。 研究者らは、これらの物体を引き込む前にトラクタービームを使用してこれらの物体を安定させれば、この問題は解決できると考えているが、それはまだテストされていない。 これらのトラクタービームの配備や捕獲されたジャンクをどうするかについては、まだ答えられていない多くの疑問もある。 しかし、もう少し努力すれば、将来、地球の周囲の空間は人工衛星や他の宇宙船にとってより友好的な場所になるかもしれません。