プロキシマ・ケンタウリに到達するにはどれくらい時間がかかりますか？人類はいつ三体世界を訪れることができるようになるのでしょうか?

小説『三体』で描かれる三体の世界は、3つの太陽を持つ恒星、プロキシマ・ケンタウリを背景にしています。プロキシマ・ケンタウリはそれらの中で最も小さく、また私たちに最も近い恒星です。前回の記事「三体世界は現実にはどこにあるのか、そしてそれはSF小説で描かれているのと同じなのか？」で、そこの一般的な環境条件について説明しました。 》については既に説明済みですので、ここでは詳しく説明しません。

困った時の友が、真の友。天の川銀河から見ると、プロキシマ・ケンタウリは太陽系に最も近い隣星であり、人類が星間空間に入る最初の目的地となるでしょう。したがって、人々はそれに非常に興味を持っています。天文学者たちはそれを継続的に観測してきました。 2022年2月現在、プロキシマ・ケンタウリには少なくとも3つの惑星があり、そのうち2つには液体の水と生命が存在する可能性があることが発見されています。

実際、今日利用できる最大かつ最も強力な天体望遠鏡を使っても、この赤色矮星の薄暗い明るい点しか見えず、ましてや恒星よりも何万倍も小さい惑星など見ることはできません。プロキシマ・ケンタウリとその惑星に関する現在の理解は、スペクトルの変化の観測、科学的分析、モデリングを通じて得られています。それはまだ単なる仮説と推測にすぎません。この三体世界がどのようなものか本当に確認するには、探査機か有人宇宙船をそこに送り込んで調べる必要があります。

残念ながら、この星は太陽系に最も近いにもかかわらず、それでも 4.22 光年、つまり約 40 兆キロメートル離れています。人類の航空宇宙技術では、この星間スケールにはまだ到達できません。では、人類がプロキシマ・ケンタウリを訪問できるようになるのはいつでしょうか?分析して理解してみましょう。

まず、現在の有人宇宙飛行のレベルを見てみましょう。

人類が建造し打ち上げた最も遠い無人探査機はボイジャー1号と呼ばれています。この探査機は1970年代にNASAによって打ち上げられ、45年間宇宙を漂い続けています。今では地球から238億キロ離れた太陽系の外縁部に到達しています。数年前、この探査機は太陽風の上を飛行し、宇宙空間の星間プラズマと接触した。星間空間に進出したとも言える。

しかし、太陽系の範囲は一般的に、半径約 1 光年の球体であり、その端はオールトの雲と呼ばれる彗星の殻に囲まれていると考えられています。もちろん、これはまだ仮説であり、この外殻は人々が想像するよりもはるかに密度が低いです。全体的に非常にまばらで、太陽系外の宇宙を観測する上で障害とならないほどまばらです。探査機が小惑星や彗星に衝突する確率は、宝くじに大当たりする確率よりもはるかに低い。

ボイジャー1号の現在の速度は秒速約17キロメートルです。この速度では、太陽系のオールトの雲帯から飛び出すのに17,600年、プロキシマ・ケンタウリまで飛ぶのに74,000年以上かかります。

現在飛行中の最速の人工探査機はパーカー・ソーラー・プローブであり、惑星と太陽の重力を利用して加速する。現在の飛行速度は秒速100キロメートルを超えています。パーカー・ソーラー・プローブは2024年12月末までに太陽からわずか600万キロ離れた高温コロナを通過し、その速度は秒速200キロメートルに達する。

この速度で探査機を建造し、プロキシマ・ケンタウリまで飛行すると、1,500年かかります。

さらに、これらの探査機は無人探査機です。有人宇宙船に転換するには、電力、燃料、生命維持システムなど、まだ克服できない困難が数多くあります。これらの問題が克服できたとしても、往復で3000年かかります。彼らが帰還するまでに、何人の男の子と女の子が選ばれ、長い旅の間に何世代にわたって家系が受け継がれなければならないのでしょうか。

たとえ戻れたとしても、地球は大きく変わっており、そこに誰がいるかは誰にも分かりません。

結論: 現在の人類の宇宙旅行の速度では、プロキシマ・ケンタウリを探査することは完全に不可能です。

それで、将来プロキシマ・ケンタウリに旅行できるようになるのはいつでしょうか?

これまでのところ、人類は平均して約 384,000 キロメートル離れた月までしか到達していません。無人探査機は太陽系のすべての惑星といくつかの準惑星や小惑星を訪問しました。無人探査機がこれまでに飛行した最長距離はわずか237億キロメートルで、光年に換算するとわずか0.0025光年だ。したがって、この距離はプロキシマ・ケンタウリまでの 4.22 光年の距離とはまったく同じ桁ではありません。

人類がプロキシマ・ケンタウリを探索するにはどれくらいの時間がかかるでしょうか?世界の現在の宇宙計画によれば、それは約100年かかるでしょう。

人類が太陽系を抜けて深宇宙へ飛び立つことを可能にするこの計画は、「センテニアル・スターシップ」計画と呼ばれています。アメリカのNASA（アメリカ航空宇宙局）とDARPA（国防高等研究計画局）が共同で策定した宇宙探査計画です。目標は、人類が太陽系を越えて飛行し、100年以内に他の恒星系に到達できるようにすることです。

この計画の鍵となるのは、恒星間旅行に適した宇宙船を設計し、製造することです。オンラインで公開された情報には、この宇宙船は重量5万トンで設計されており、核融合エネルギーで駆動し、光速の12％の速度で宇宙を飛行できるというものがある。さらに急進的な研究計画では、宇宙船の最終的な速度は光速の4分の1に達すると考えられています。

速度が光速の12%に達すると、プロキシマ・ケンタウリに到達するまでに少なくとも35年かかります。探検家が出発時に20歳だった場合、帰還時には少なくとも90歳になっているでしょう。速度が光速の4分の1に達すると、プロキシマ・ケンタウリに到達するのにわずか16年強しかかかりません。往復40年もあれば十分でしょう。このように、20 歳の探検家は、プロキシマ・ケンタウリから帰還するときにはまだ 60 歳であり、まだ全盛期にあることになります。

したがって、宇宙船の速度を光速の 5 分の 1 以上に上げ、人間の平均寿命を延ばすことによってのみ、プロキシマ ケンタウリへの往復の旅を 1 世代以内に完了することができます。このような高速宇宙船では時間の遅れの影響が懸念される。彼らが戻ってきたとき、すべてと人々は完全に異なっているのでしょうか?

この心配は無用です。なぜなら、時間の遅れの効果は、速度が光速に非常に近い場合にのみ非常に明白になるからです。光速の25%の時間遅れ効果はわずか1.03倍程度であり、つまり宇宙船に乗っている人々の時間は地球人よりも3%遅くなるということになります。つまり、探検家たちは4.22光年を往復するのに33.76年かかり、地球人は34.77年かかったことになります。

つまり、地球に住む人々は、光速の25%で移動する宇宙船に乗っている探検家たちよりわずか1歳年上ということになる。この加齢による変化は、60代や70代の人には基本的に目立ちませんが、経験してきた環境が異なるため、外見に大きな影響を与えます。

センテニアル・スターシップ計画は、当時の米国大統領クリントン氏の支援を受け、2012年9月13日に正式に発足しました。その後、この計画は一時話題となり、宇宙船の概念図や初代船長も公開されました。しかし、近年はニュースがほとんどありません。それがひっそりと秘密裏に行われているのか、それとも棚上げされているのかは不明だ。

さらに、1970年代にイギリスが提案したダイダロス計画や、アメリカが提案したオリオン計画があり、どちらもプロキシマ・ケンタウリなどの近隣の恒星系まで移動するための高速宇宙船や無人探査機を建造する計画である。前者は後に開始されたセンテニアル・スターシップ計画の後継と考えられており、後者は一連の核爆弾の爆発を利用して探査を加速させたが、資金不足と核爆弾による環境汚染をめぐる論争により中止された。

そして、停滞または失敗していると公式に発表されていないのは、センテニアル・スターシップ・プロジェクトだけです。これは、これまでに世界で開始された唯一の有人深宇宙航行の長期計画です。もし成功すれば、人類は今世紀末までに太陽系を抜け出し、プロキシマ・ケンタウリまで飛行することになる可能性が高い。

無人探査機はプロキシマ・ケンタウリに早く到達するだろうか？

有名な物理学者であり人気科学ライターでもあるホーキング博士は、生前、「ブレイクスルー・スターショット」と呼ばれるプロジェクトを立ち上げました。このプロジェクトの中核は、プロキシマ・ケンタウリに向けて一連の小型探査機を打ち上げることでした。

ホーキング氏のチームは、それぞれが指の爪ほどの大きさで、ミニカメラ、光子推進装置、電力システム、ナビゲーションおよび通信機器を備えた1グラムの重さのチップを搭載したミニ探査機1,000台を建造することを構想している。ロケットは一度に1,000個の探査機を打ち上げることができます。

ロケットがこれらの探査機を地球の軌道に打ち上げると、探査機は巨大な光帆を展開します。このとき、地球上に設置された高エネルギーレーザーアレイが光帆を正確に照らし、加速させます。断続的な連続加速の後、光帆に搭載された探査機は最終的に光速の20%、つまり秒速6万キロメートルまで加速される。

この方法なら、プロキシマ・ケンタウリに到達し、その状況を写真に撮って検出し、それを送り返すのにたった21年しかかからない。電波が地球に到達するまでには4.22年かかり、人類はそこでの基本的な状況を知ることになる。

しかし、物事は想像したほど単純ではありません。多くの中国および海外の科学者は、この計画自体が実現する可能性は低いと考えている。まず、現在の技術では、このような小型探査機にカメラ機器、電力システム、推進装置、航行・通信機器を搭載することは困難です。第二に、1グラムの物体を光速の20％まで加速するには、少なくともTNT火薬400トンのエネルギーが必要なので、レーザーによって光帆を光速の20％まで推進することも空想です。地球から放射されるレーザーも大気によって減衰されるため、そのようなエネルギーを生成することは不可能です。

さらに、4.22 光年の距離では、極めて正確なナビゲーションおよび方向調整システムが必要になります。わずかなエラーが大きな間違いにつながり、間違いがあればこれらのプローブは消えてしまいます。そして、このような長距離では、通信伝送は強力でなければなりません。小型ミニプローブの通信機能でそれが可能でしょうか?

上記の問題が解決されたとしても、これらの探査機がプロキシマ・ケンタウリに到達したときにブレーキをかけることは不可能です。秒速6万キロメートルの速度で通過します。プロキシマ・ケンタウリとアルファ・ケンタウリ全体の状況を把握し、それを送信するためには、その稲妻の閃光に合わせてカメラと検出装置をオンにする必要があります。これは正確に実行できますか?

このプロジェクトの中心的な発起人であるホーキング博士は2018年に亡くなりました。それ以来、ブレイクスルー・スターショット・プロジェクトに関する報道はほとんどされていません。それがまだ続いているのか、あるいは何か進展があったのかは分かりません。このプロジェクトはまだ単なるSFに過ぎないと思う。

では、人類がプロキシマ・ケンタウリを訪れることは可能なのでしょうか?答えはイエスです。それは時間の問題です。人類社会は今や科学情報の爆発的な発展の時代を迎え、多くのSFが現実のものとなりつつあります。 1月24日、NASAのビル・ネルソン長官は、将来の火星旅行に向けた熱核エンジンの研究開発の成果が2027年に実証されると発表した。このエンジンにより、宇宙飛行士は深宇宙をより速く飛行し、目的地に早く到着できるようになる。

したがって、プロキシマ・ケンタウリを訪問したいという人類の願いは必ず叶うと私は信じており、今世紀末までに実現する可能性が非常に高いと考えています。これについてどう思いますか？議論を歓迎します。

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