スペースデブリ：運用中の衛星の悪夢

スペースデブリの起源と性質

多様でよく特定された発生源

スペースデブリは、運用を終了した衛星、放棄されたロケット段、軌道上での衝突や爆発から生じた破片に由来する。2025年には、10 cm以上の68,450個以上の物体が監視ネットワークによって追跡されており、これに約150万個の1～10 cmの破片と2億3,000万個のミリメートルサイズの破片が加わる。 その相対速度は\(v \approx 7,8 \, km/s\)に達することがあり、衝突時にこれらのデブリに恐るべき運動エネルギーを与える。

スペースデブリを生成した主要イベントの表

以下の表は、宇宙活動の開始以来、スペースデブリを生成した主要な生成イベントを列挙したものである。

ケスラー症候群：リスクの憂慮すべき予測

1978年に想像された破滅的シナリオ

ケスラー症候群は、1978年にアメリカの天体物理学者ドナルド・J・ケスラー（1940-）によって提唱された破滅的シナリオである。これは、地球軌道におけるスペースデブリの密度が非常に高くなり、物体間の衝突がさらに多くの破片を生成し、制御不能な連鎖反応を引き起こすというドミノ効果を描写している。 長期的には、一部の軌道が数十年間使用不能になり、GPSナビゲーション、電気通信、地球観測を脅かす可能性がある。

スペースデブリの主な影響

宇宙活動への多重的な影響

運用中の衛星との衝突と低軌道の飽和が、最も差し迫った2つの脅威である。

• 数千個の超高速破片による低軌道（LEO）の飽和。
• 運用中の衛星との衝突リスクの増大、電気通信、ナビゲーション（GPS）、地球観測を脅かす。
• 数十年にわたる宇宙へのアクセスの遮断、一部の軌道を使用不能にする。

スペースデブリの影響の表

以下の表は、スペースデブリが宇宙および地上の活動に及ぼす主な影響をまとめたものである。

問題を限定するために検討されている解決策

2つの補完的な軸：緩和と修復

地球近傍空間が真の廃棄物置き場になるのを防ぐため、宇宙機関と企業はさまざまな解決策に取り組んでいる。2つの主要な軸が区別される：新しいデブリの追加を避けることと、すでに存在するデブリを清掃することである。

主要な技術的および政治的解決策

解決策は緩和と修復に分けられ、国際協調措置によって補完される。

• 緩和：これ以上デブリを作らないために、衛星がミッションを終了したとき、放置されるのではなく軌道から除去されるべきである。国際規則は、25年以内に大気圏に落下させ、流星のように燃え尽きることを推奨している。
• 修復：既存のデブリを回収するために、プロジェクトはネット、ハープーン、ロボットアームをテストしており、デブリを捕獲して地球に向けて落下させることができる。2018年に、ヨーロッパのミッションRemoveDEBRISがそれが可能であることを証明した。
• 地上レーザーの使用：アイデアは、地上からレーザーをデブリに照射し、その軌道を変更してより早く落下させるのに十分な小さな推力を与えることである。
• 電気推進と制動帆：一部の衛星は、空気抵抗を増加させる大きな帆を搭載でき、寿命末期により早く降下するのに役立つ。
• 国際協調：どの国もこの問題を単独で管理することはできない。そのため、国連といくつかの国際機関が、宇宙のすべての関係者に責任を持たせるための共通ルールを課そうとしている。

宇宙汚染の進化シナリオ

3つの可能な軌道

軌道環境の未来は、デブリ管理に関して今日なされる選択に直接依存する。専門家によって3つの主要なシナリオが想定されている：

• 楽観的シナリオ：国際規則の厳格な適用（25年後の脱軌道、段のパッシベーション、打ち上げのより良い調整）。 この場合、デブリ密度は管理可能なレベルで安定し、地球周辺空間の持続可能な利用が可能になる。
• 傾向シナリオ：現在の打ち上げとデブリ生成のペースの継続、部分的な緩和努力のみ。 破片の緩やかだが継続的な増加が見られ、特定の軌道がますます危険で高コストになる。
• 悲観的シナリオ：偶発的または意図的な出来事（衝突、対衛星テスト）の増加、ケスラー症候群の引き金。 連鎖衝突が低軌道（LEO）を数十年間広範囲に使用不能にし、電気通信、ナビゲーション、科学研究に大きな影響を与える可能性がある。

無行動、暴走のリスク

これらのシナリオは、無行動が制御不能な暴走のリスクを大幅に高めることを示している。逆に、迅速で野心的な国際協力は、宇宙を将来の世代にアクセス可能な共通の財産として維持することができる。