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2026-01-31 19:01:00
このプロセス全体の途中にトリックがあります
宇宙ゴミが軌道を離れ、地球に向かって衝突する脅威は増大しています。実際、古い衛星や宇宙船の部品は地球の大気圏に再突入します。 1日3回以上。
これらの物体が大気中で燃えると、有害な物質が放出される可能性があり、地表に到達すると環境を汚染するだけでなく、建物や他のインフラ、さらには人間に衝突する可能性もあります。
しかし、スペースデブリは最高速度で移動中に突然軌道を外れることがあるため、その影響を軽減するために落下するデブリを追跡することは複雑です。 時速18,000マイル （時速約3万km）。落下するスペースデブリを監視する現在の方法は、レーダーと 光学スクリーニングしかし、ほとんどの物体がどこに着陸するかを正確に予測することは困難であり、特に破片が地球の大気圏に再突入する際に破片になった場合にはそうである。この正確な位置データの欠如により、有害な有毒空間廃棄物の回収が遅れたり、妨げられたりする可能性があります。
今回、ジョンズ・ホプキンス大学とインペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者らは、大気圏再突入時の宇宙ゴミの検出に役立つ新しい方法を発見したと発表した。彼らのアプローチは、通常は地面の地震を検出する機器である地震計を使用します。
コツは、落下する破片が大気中を通過するときに発生するソニックブーム（物体が音速を超えたときに発生する衝撃波）を示すデータを探すことです。
「自然の隕石や超音速飛行機がソニックブームを発生させるのとまったく同じように、大気圏に再突入するスペースデブリがソニックブームを発生させることは長い間知られていました」と火星、地球、その他の太陽系惑星の地震を研究するジョンズ・ホプキンス大学の博士研究員ベンジャミン・フェルナンドは説明する。
「私は、NASAの『InSight』というミッションで、1台の地震計を使って、火星の地震源として流星を使おうと多くの仕事をしました」と、木曜日にサイエンス誌に掲載された新しい方法について、インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者コンスタンティノス・シャランボウスとの論文の共著者であるフェルナンドは付け加えた。
2018年に火星に着陸した着陸船インサイトは、1300回以上の火震（ポルトガル語で火星「マーズ」と地震「地震」をもじった造語）を検出したが、そのうちのいくつかは、火星内部の岩石の動きではなく、地表に到達した隕石によって発生した。インサイトは、隕石が火星の薄い大気に突入する際に発生する衝撃波を「聞いて」、衝突の場所を特定することができました。 NASA のマーズ・リコネッサンス・オービターはその後、これらのクレーターの上空を飛行して研究と写真撮影を行い、赤い惑星の表面に関する重要な情報を明らかにしました。
「この研究における大きな一歩は、地球と火星の天然隕石を研究するために開発した技術の一部を、地球上のスペースデブリの研究に応用したことです」とフェルナンド氏は言います。
「しかし、多くの点で、スペースデブリは自然の宇宙物体とはまったく異なります。スペースデブリは、よりゆっくりと、より浅い角度で大気圏に突入する傾向があります。また、より複雑な方法で分裂する傾向があり、実際、地上の人々にはるかに大きなリスクをもたらします」とフェルナンド氏は言います。
違う予想
彼らの方法をテストするために、研究者らは、2022年の天宮宇宙ステーションへのミッションである中国の神舟15号宇宙船の制御なし再突入を使用した。幅約1メートル、重さ1.5トン以上の探査機の軌道モジュールは、2024年4月にカリフォルニア上空で大気圏に再突入した。
神舟15号宇宙船を搭載した長征2Fロケット、2022年11月21日。cnsphoto/ロイター
宇宙船が大気圏に上昇すると、宇宙船が発生させたソニックブームが地面に到達し、地震計が拾ったが、地震には似ていなかった振動が発生した。この研究では、これらの機器のうち 125 台からのデータを分析し、測定値の強度を使用して空を横切る物体の軌道を再構築しました。
米宇宙軍がレーダーデータを使って作成した予測と比較すると、ソニックブーム法ではさらに南に40キロメートル離れた軌道が返された。 「回収された破片の破片はありません。ですから、私たちが言えることは、宇宙軍の予測とは異なる何かが見えているということだけです。」とフェルナンドは説明します。
研究者らは現在、この方法の実現可能性を検証するためにさらなるテストを必要としている。 「私たちの最終的な目標は、民間監視活動に統合できるツールを作成することです」とフェルナンド氏は言います。 「カリフォルニアやロンドンの上空から何かが落ちてきたのではないかと心配な場合、オープンソース データに基づいたツールがあり、それがどこで起こったのかを特定し、復旧作業に情報を提供できる可能性があります」と彼は付け加え、通常は一般に公開されている地震計のデータについて言及した。
音速爆発は自動的に検出され、大気圏突入開始から数秒または数分後に落下する破片の位置を特定できるようになり、大気汚染の可能性がある場所に関する重要なデータを収集できるようになるとフェルナンド氏は指摘する。風などの他の変数を考慮する必要があるため、衝突位置の推定には少し時間がかかりますが、ツールは迅速な対応をサポートするのに十分な速さで位置を提案できます。
フェルナンド氏は、落下する瓦礫から生じる環境問題の例を 2 つ挙げています。 1つは1978年のソ連の衛星コスモス954号の再突入で、カナダ北部に放射性物質の破片をまき散らした。 「そのほとんどは回収されませんでした」と彼は言う。 「それらは放射性のままです。」
もう1つは、2025年初めにカリブ海上で起きたスペースX社のスターシップロケットの爆発で、民間航空に影響を与え、海洋環境や住宅地に破片や重金属が拡散した。
2025年1月16日、ハイチのポルトープランス上空で見られる、テキサス州で打ち上げられたスペースXロケットの破片。ロイターTV
「私たちがさらに認識し始めているもう一つのことは、これらすべての再突入によって大気の構成が変化し始めているということです」と彼は詳しく述べています。 「宇宙船に含まれる化学物質の多くは非常に有毒です。それらの中には、オゾン層を破壊する明らかな潜在性を持っているものもあります。したがって、これらは非常に深刻な問題であり、これは比較的新しい問題であるため、どのような影響があるのか正確にはわかりません。」
刺激的な新展開
英国のバーミンガム大学の宇宙航行学のヒュー・ルイス教授は、既存の地震センサーのネットワークを使用することで、この新しい方法は「拡張可能で低コストで、エキサイティングな新しい開発」になると述べています。ルイスは捜査に関与していなかった。
「この研究は、宇宙船やロケットステージが大気圏に再突入するときに何が起こるかを理解するのに役立つアプローチについて説明しています。このプロセスは、軌道上でこれらの物体の位置を特定するために使用される既存のレーダーシステムの限界のため、また、多くの場合、大気圏再突入地点が遠隔地にあるため、歴史的に観察および測定することが非常に困難でした。」とルイス氏は電子メールで述べています。
テキサス大学オースティン校の航空宇宙工学および工学力学の教授であるモリバ・ジャー氏は、地震ネットワークを使用して大気圏突入から情報を抽出することは、「偶然の」データがどのように再利用できるかを示す好例であると述べています。ジャー氏もこの研究には参加していないが、このデータを利用すれば、科学者たちが地球帰還の最も混沌とした段階で見失ってしまうであろう天体についてさらに知ることができると述べている。
ただし、制限が生じる可能性があることを警告しています。 「この方法は、地面と結合した強力な衝撃波、本質的には音波爆発に基づいています」とJah氏は電子メールで書いている。 「大気圏に突入する多くの物体は、このような信号を生成するには小さすぎるか、または崩壊の度合いが高すぎるため、ほとんどのデブリは検出されず、スペースデブリの問題に対する単独の解決策ではありません。」
また、スペースデブリによって引き起こされる再突入信号と、飛行機、爆発、自然現象などの他の発生源から来る信号を区別するという課題もあるだろうと彼は言う。レーダー、光学、衛星追跡と合わせて慎重に検証し統合すれば、この方法は「普遍的なソリューションではなく、有用な補完ツール」になる可能性があります。
この研究には関与していないオーバーン大学の航空宇宙工学准教授、ダビデ・グゼッティ氏によると、大気圏に再突入する物体に関する情報収集の改善は、タイムリーな回収作業のためだけでなく、宇宙活動が地球上の社会にどのような影響を与えるかをより深く理解するためにも重要であるという。
「私が特に興味深いと思うのは、これらの測定により、再突入の軌道だけでなく、再突入中に発生する断片化のダイナミクスに関する情報も提供できるという事実です」と、Guzzetti 氏は電子メールで述べています。 「適切なツールと地震データへのアクセスがあれば、人々がソニックブームを検出して瓦礫の位置を特定し、特定するのに役立つ市民科学プロジェクトの出現を想像するのは簡単です。」
#毎日スペースデブリが地球に降り注いでいます大気中のソニックブームが問題の解決策となる可能性がある