「ソフィア」に別れを告げる：天文台は恋愛感情だけに頼ることはできない

「ソフィア」という名前を聞いて最初に頭に浮かぶものは何ですか?気品があって美しい東欧の少女？情熱的なスペイン民謡？あるいはイスタンブールやハルビンのビザンチン様式の大聖堂でしょうか?どちらにしても、その名前は間違いなく謎めいた雰囲気を漂わせ、ロマンチックさに満ちています。

実際、このロマンスの源は、大型ジェット機と赤外線天文望遠鏡の完璧な組み合わせ、つまり「ソフィア」を意味する SOFIA と略される成層圏赤外線天文台です。すべてのロマンスとミステリーの背後には、紆余曲折のある感動的な物語があることは間違いありません。

NASAのSOFIA望遠鏡

素晴らしいデビュー

天文学者は、街の明かりの「汚染」から逃れるため、また地球の大気圏でできるだけ高い位置に立つために、孤立したそびえ立つ山々に望遠鏡を建てることを好む。煙、霧、水蒸気、その他のエアロゾルは光が地上に到達するのを妨げ、宇宙のスペクトル測定を妨げ、地上で行われる科学的観測の質を低下させます。

1965年頃、NASAは退役した大型ジェット機を改造し、天文台を搭載して高度12,500メートルを飛行する空中天文学プログラムを開始しました。これにより、天体望遠鏡は地球の大気中の水蒸気の大部分よりも上で動作できるようになり、地上の望遠鏡よりもはるかに広い赤外線観測範囲が得られます。研究者たちは、航空機は地球上のあらゆる経度と緯度に飛行して特定の出来事を観測できるため、宇宙の衛星を使用するよりも航空機プラットフォームを使用する方が有利だと考えています。

いくつかのテストプロジェクトを経て、計画は最高潮に達しました。1996年にNASAとドイツ航空宇宙センターが共同で「SOFIA」を打ち上げ、「リンド・ベルリン・クリッパー」と名付けられたボーイング747型機に2.5メートルのカセグレン式赤外線望遠鏡が搭載されたのです。望遠鏡を太陽光に向けると光学機器が損傷するため、「ソフィア」は夜間のみ天体観測業務に派遣され、「ジェットヴァンパイア」とも呼ばれています。

ソフィアの最も特徴的な部分は、胴体後部の膨らみです。望遠鏡は機体の非与圧客室内に設置されており、機体左側に幅約4.37メートル、高さ約5.74メートルの扉が観測窓として開けられている。 NASAはかつて、「ソフィア」の望遠鏡の扉が数万メートルの高度で開かれた際、機内では追加の振動は検出されなかったと誇らしげに発表したことがある。ドアを開けた後、理論上は抵抗が大きく増加しましたが、実際には燃料消費量はわずか2％しか増加せず、このドアの優れた空力設計が十分に実証されました。

2010 年 11 月 30 日、SOFIA は初の完全な科学研究飛行を開始しました。すぐに、木星の大気、オリオン星雲、M82銀河に関するデータを取得しました。 2014年に正式に運用が開始されて以来、SOFIAの赤外線機器は銀河の塵を貫通し、若い星の形成を直接観測し、銀河の磁場を測定し、月の太陽に照らされた側に水の痕跡を発見し、宇宙で最初に形成された分子である水素化ヘリウムを検出しました。

自由な観察時間と容易なメンテナンスの確保に加えて、「ソフィア」プロジェクトが設立された主な理由は、コストの節約という2つの言葉です。数十億ドルかかることが多い宇宙望遠鏡プロジェクトと比較すると、「ソフィア」は初期段階で数億ドルしかかからず、費用対効果は大きい。中古機の改造や海外の研究機関との共同作業などにより、「慎重な予算編成」が極限まで進んだようだ。しかし、「ソフィア」がさらに使用されるにつれて、誰もが突然、「ジェットヴァンパイア」が徐々に「首都ヴァンパイア」に変化していることを発見しました。

左: 飛行中の成層圏赤外線天文台。右：キャビン内では、望遠鏡の操作とデータの分析を担当する科学者がキャビンの後部に座っている。

ソフィアは通常、カリフォルニア州パームデールのNASA基地から飛び立ち、科学者や技術者のチームを乗せて毎晩8～10時間空を観測する。時折、天の川の中心など南の空の目標物を観察するためにニュージーランドへ渡ります。 SOPHIA は毎年約 100 回のミッションを実施しており、各ミッションの費用は約 100 万ドルです。米国はこのプロジェクトに年間8,500万ドル、ドイツは2,000万ドルを拠出しており、ハッブル宇宙望遠鏡に次いで天体物理学のミッションとしては2番目に高額な運用費となっている。

最も有名な宇宙望遠鏡であるハッブル宇宙望遠鏡は、印象的な科学的成果を生み出してきました。 2014年から2019年までのSOFIA運用の最初の6年間に、ハッブル宇宙望遠鏡は科学研究チームによる900件を超える科学論文の発表に貢献しました。 SOFIA の資金はハッブル宇宙望遠鏡の資金に近く、その科学的成果も「劣らず」印象的なものになるはずであるが、結果は残念なものである。

2019年にNASAが行った調査で、SOFIAは頻繁に引用される結果を多く生み出していないことが判明した。また、2014年から2019年までの間に、この望遠鏡が科学研究チームに提供した科学論文はわずか178件で、年間平均わずか21件であり、地上の望遠鏡29基とハッブル宇宙望遠鏡を含むリストの中で下から2番目にランクされています。論文の引用数で測った影響力に関しては、SOFIA は最下位であり、世界で最も効率の悪い望遠鏡であると言えます。

報告書はまた、SOFIAの管理者が観測に費やす時間を最大限にしようとし、あまりにも多くの観測プロジェクトを立ち上げ、その多くが完了しなかったことも明らかにした。ソフィアの活動期間中、優先度が高いと指定された提案のうち、最終的に完了したのはわずか 40% でした。

まさにその「高コストと低出力」という理由から、「ソフィア」はほぼ毎年、米国連邦科学予算で最初に中止されるプロジェクトとなっている。毎年この時期になると、「ソフィア」は閉鎖され、今後の運命を心配しながら保管されることになります。

もちろん、同様の問題は「ソフィア」だけに発生するわけではありません。今年3月に提出された2023年度の米国連邦予算要求では、火星氷地図作成プロジェクト、火星探査車パーサヴィアランスによる火星サンプルリターンミッション、地球近傍天体探査ミッション、ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡などのプロジェクトが中断または延期された。

最近、予想外でありながら予想もしていたニュースがついに届きました。NASAとドイツ航空宇宙センターが「ソフィア」を永久に閉鎖すると発表したのです。 20年間の運用が計画されていたこの空中水平赤外線観測所のロマンチックな旅は、8年目に突然終わりを迎えました。

「ソフィア」の物語は、巨大な科学装置として、宇宙を震撼させるほどのロマンを秘めていても、科学レベルで十分な貢献ができないのであれば、その結末は悲劇的なものにしかならないことを物語っています。