スペースデブリ: 現代の人工衛星の悪夢

スペースデブリの起源と性質

スペースデブリは、停止した衛星、放棄されたロケットステージ、軌道上の衝突や爆発による破片などから発生します。以上であると推定される36,000現在追跡されている 10 cm を超えるオブジェクトの数。 相対速度は \(v \約 7.8 \, km/s\) に達する可能性があり、衝突時にこれらの破片に恐るべき運動エネルギーを与えます。

主なスペースデブリ発生事象表

出典:NASA 軌道上デブリ計画ESAスペースデブリ事務局。

ケスラー症候群: 憂慮すべきリスク予測

ケスラー症候群は、1978年にアメリカの天体物理学者によって提案された災害シナリオです。ドナルド・J・ケスラー(1940-)。これは、地球の軌道上のスペースデブリの密度が非常に高くなり、物体間の衝突によりさらに多くの破片が生成され、制御不能な連鎖反応が生じる、宇宙におけるドミノ効果について説明しています。 長期的には、一部の軌道が数十年間使用できなくなり、GPSナビゲーション、電気通信、地球観測が脅かされる可能性がある。

スペースデブリの主な影響

• 何千もの超高速フラグメントによる低軌道 (LEO) の飽和。
• 運用中の衛星との衝突のリスクが増大し、通信、ナビゲーション（GPS）、地球​​観測が脅かされます。
• 何十年にもわたって宇宙へのアクセスを遮断し、特定の軌道を使用できなくします。

スペースデブリの影響の表

問題を制限するために検討された解決策

地球近くの宇宙が本当のゴミ捨て場になるのを防ぐために、宇宙機関や企業はさまざまな解決策に取り組んでいます。 2 つの主軸を区別します。新たな破片の追加を避けるそしてすでにそこにあるものを掃除する。

• 緩和：さらなるデブリの発生を避けるために、衛星がその使命を終えたとき、衛星は放棄されたままではなく、その軌道から取り除かれるべきです。国際規則では、25年以内に大気圏に戻し、そこで流れ星のように燃え上がることが推奨されている。
• 修復: 既存のデブリを回収するために、プロジェクトは、デブリを捕らえて地球に向かって落下させることができる網、銛、またはロボットアームをテストしています。 2018年にヨーロッパでのミッションで、破片を除去する、それが可能であることが証明されました。
• 地上レーザーの使用：そのアイデアは、地面からレーザーを向けて破片を少し押し、軌道を修正してより速く落下させるのに十分な量を与えることです。
• 電気推進および制動帆：一部の衛星は、空気抵抗を増加させる大きな帆を搭載しており、これにより寿命の終わりにより迅速に降下することができます。
• 国際連携: どの国も単独でこの問題を処理することはできません。これが、国連といくつかの国際機関が、すべての宇宙関係者に責任を負わせるための共通のルールを課そうとしている理由です。

宇宙汚染の進行シナリオ

軌道環境の将来は、デブリ管理に関して今日行われた選択に直接依存します。専門家は 3 つの主なシナリオを想定しています。

• 楽観的なシナリオ：国際ルールの厳格な適用（25年後の軌道離脱、段階の不動態化、打ち上げのより適切な調整）。 この場合、デブリの密度は管理可能なレベルで安定し、地球周縁空間の持続可能な利用が可能になる可能性がある。
• トレンドシナリオ：部分的な緩和努力のみで、現在の発射速度とデブリ生成速度が継続する。 私たちは、ゆっくりではあるが継続的にフラグメントが増加し、特定の軌道のリスクと利用コストがますます増大するのを目撃するでしょう。
• 悲観的なシナリオ：偶発的または自発的なイベント（衝突、対衛星実験）の増加、ケスラー症候群。 連鎖衝突により地球低軌道（LEO）は数十年にわたってほとんど使用できなくなり、通信、航行、科学研究に大きな影響を与える可能性がある。

これらのシナリオは、何も行動を起こさないと制御不能な暴走のリスクが大幅に高まることを示しています。逆に、迅速かつ野心的な国際協力は、将来の世代がアクセスできる共通財としての宇宙を維持することができます。