マスク氏が「地球を救う」活動に参加！ NASA、人類初の惑星防衛テストミッションを開始

6600万年前、直径約10キロメートルの小惑星が大気圏を通過し、メキシコのユカタン半島の海岸に大きな傷跡を残した。この衝突により世界規模の津波と火災が発生し、恐竜たちは壊滅的な被害を受けました。

地球と惑星の衝突は、天文学者にとって常に最も懸念される問題の一つであり、ハリウッド大作映画のお気に入りの題材でもある。 「アルマゲドン」では、タフガイのブルース・ウィリスが深海石油掘削チームを率いて隕石に穴を掘り、爆発物を埋め、最終的には地球を守るために自らの命を犠牲にする。ちょうど今日、NASA は地球を救うという映画のストーリーを現実のものにした。

11月23日現地時間午前1時21分（北京時間11月24日午後14時21分）、スペースXのファルコン9ロケットがカリフォルニア州のヴァンデンバーグ宇宙軍基地から打ち上げられ、「惑星防衛」演習ミッションを遂行した。

「ダブル小惑星方向転換テスト（DART）」と呼ばれるこの演習には3億3000万ドルの費用がかかると予想されている。

この演習は、ジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所 (APL)、ジェット推進研究所 (JPL)、ゴダード宇宙飛行センター (GSFC)、ジョンソン宇宙センター (JSC)、グレン研究センター (GRC)、ラングレー研究センター (LARC) の共同作業で実施されました。

NASAは、目標の小惑星ディモルフォスは地球に脅威を与えないと述べた。しかし、そのオペレーティングシステムは、小惑星に衝突することでその軌道を効果的に変更できるかどうかをテストするのにほぼ完璧な環境だ。今後100年間に直径140メートルを超える小惑星が地球に衝突することはありませんが、2021年10月現在、人類によって発見された小惑星は約40％にすぎません。つまり、宇宙にはまだまだ未知の小惑星が周回しており、それが地球に接近するかどうかも未知数だということです。

DART ミッション図 |画像提供: NASA

打ち上げ後、DART はロールアウトソーラーアレイ (ROSA) を展開し、電気推進システムに必要な太陽光発電を供給します。また、次世代イオンエンジン技術をテストするためにNASAが開発した、進化型キセノンスラスタ商用化（NEXT-C）太陽電気推進システムも打ち上げられる予定だ。

約10か月の飛行の後、ロケットに搭載されたロボット探査機は2022年後半に「英雄的な死を遂げ」、ディモルフォス小惑星に衝突することになる。

地球防衛戦争の最初の10日間、ロボット探査機は、イタリア宇宙機関が製造した小型衛星「キューブサット」を打ち上げ、演習全体を記録する予定だ。

衝突の4時間前に探査機は完全自律モードに入り、ドラコと呼ばれる搭載カメラと高度な自律航法ソフトウェアを使用して、秒速6.6キロで目標に向かって飛行する。この速度は戦闘機の10倍の速さで、衝撃力はディモルフォスに直径10～20メートルのクレーターを残すほどである。

NASAは、衝突によりディモルフォスの速度が1パーセント変化し、軌道周期が数分間ずれるだろうと予測している。この変化は数分間しか続かないが、科学者は地球上の先進的な望遠鏡でそれを観測し、測定することができる。

DART 図 |画像提供: NASA

この DART 演習で使用された衝突方法に加えて、科学者たちは小惑星の脅威を排除するための他の多くの方法を提案してきました。例えば、レーザーで蒸発させたり、宇宙船の重力を利用して進路を変えたり、もっと残酷な方法としては爆発物で爆破したりといった方法があります。

10月31日、フィリップ・ルービン氏とアレクサンダー・コーエン氏は、「惑星攻撃のためのプロジェクト・パイ」と題する131ページの論文を「宇宙研究の進歩」誌に提出した。

プロジェクトπの主なアイデアは、直径10〜30cmで爆発物を充填した円筒形の金属棒を小惑星の周りの軌道に配置することです。小惑星が超高速で衝突すると、直径約10メートル以下の多数の破片に吹き飛ばされます。爆発によって発生したエネルギーは熱、音、光に変換されます。その時までに、大気は破片を防弾チョッキのように蒸発させ、衝撃を軽減するだろう。フィリップ・ルビン氏は、爆発による音波の衝撃波とそれに伴う光と熱が地面にいくらかの損害を与えるだろうが、その損害は最小限にとどまるだろうと見積もっている。最も重要なことは、「惑星防衛」計画と比較して、Pi 計画は緊急事態に対処する上でより多くの利点があるということです。「小惑星を逸らす際の問題は、非常に限られた対応時間しか必要としないことです。言い換えれば、小惑星が地球に接近するずっと前に、小惑星の軌道を逸らす必要があるのです。」

対照的に、π プランに必要な応答時間ははるかに短くなります。著者らの計算によれば、直径50メートル未満の小惑星は地球に衝突する5時間前に迎撃に成功する可能性がある。直径100メートル未満の小惑星は地球に衝突する前日に迎撃される可能性がある。直径370メートル未満の小惑星は、地球に衝突する10日前に迎撃される可能性があります。直径20メートル未満の小惑星は、地球に衝突する100秒前に対処できます。

英雄的に死を迎えるロボット探査機 |画像提供: NASA

過去 100 年間に、地球はいくつかの小惑星に衝突しましたが、幸いなことに大きな死傷者は出ませんでした。

最近の隕石落下は隣国ロシアで発生しました。 2013年2月15日、直径約19メートルの小惑星がロシアのチェリャビンスク市上空を20度の浅い角度で時速約65,000キロメートル（音速の53倍）の速度で大気圏を突破した。約30秒間激しく燃えた後、最終的に地上20～25キロの高度で崩壊し爆発した。膨大なエネルギーが地上に伝わり、数千平方キロメートルの範囲にある7,000棟以上の建物に被害を与え、1,500～2,000人以上が負傷した。

チェリャビンスクイベント |画像出典: ニューヨークタイムズ

天文学者たちは、2029年4月13日に直径370メートルのアポフィスという小惑星が地球を通過すると予測している。 2036年、2051年、2066年に再び地球に接近する。

2029年には地球は危険にさらされないだろうが、アポフィスの度重なる接近は依然として多くの天文学者を不安にさせている。フィリップ・ルービンはそれを頭上を飛び交う弾丸に例えさえした。違いは、この「弾丸」が運ぶ衝撃エネルギーが、世界中のすべての核兵器の合計に等しいことです。

さらに、天文学者たちは、アポフィスのような小惑星が「重力の鍵穴」の脅威をもたらすと考えている。

これは、接近飛行中に、地球近傍空間の特定の領域を通過する可能性があることを意味します。そこで地球の重力によって軌道が調整され、将来的に地球との衝突につながるだろう。したがって、DART演習の防御方法であれ、π計画の攻撃方法であれ、できるだけ早く小惑星の脅威に十分備えることは常に良いことです。

結局のところ、地球は人類とすべての生き物の共通の家なのです。

参考文献:
https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart
https://phys.org/news/2021-10-physicists-method-defending-earth-cosmic.html
https://www.deepspace.ucsb.edu/projects/pi-terminal-planetary-defense
https://www.scientificamerican.com/article/planetary-defense-is-good-but-is-planetary-offense-better/
https://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2021/10/PI- Terminal-Planetary- Defense.pdf
https://www.science.org/content/article/nasa-s-first-planetary-defense-mission-will-nudge-asteroid

執筆者: 劉芳

編集者: HS

レイアウト: 李雪偉

出典: アカデミックヘッドライン