小惑星レーザーアブレーションは、小惑星の軌道を逸らすために提案されている方法であり、レーザーアレイを使用して小惑星の軌道を変更します。レーザーアブレーションは、物質を加熱して、昇華（固体から気体）または蒸発（液体から気体）によってガス状物質を噴出させることで機能します。ほとんどの小惑星では、このプロセスは2,700～3,000 K（2,430～2,730 °C、4,400～4,940 °F）の温度範囲で発生します。噴出した物質は推力を生み出し、長期間にわたって小惑星の軌道を変えることができます。 [1]小規模な概念実証として、フィリップ・ルービン博士が率いるカリフォルニア大学サンタバーバラ校実験宇宙論研究所の研究者であるトラビス・ブラシアーズは、レーザーアブレーションによって小惑星の回転を抑制および加速できることをすでに実験的に検証しています。[2]
小惑星の偏向の必要性
現代人、すなわちホモ・サピエンスは約20万年前から存在しています。比較すると、恐竜はチクシュカルブ小惑星によって絶滅するまで1億年以上地球上で生き延びていました。小惑星は依然として、地球上のあらゆる主要都市、ひいては人類全体にとって深刻な脅威となる可能性があります。[3] [信頼できない情報源？ ]
チェリャビンスク隕石
2013年2月、チェリャビンスク隕石がロシア西部上空30キロメートルで爆発した。重さ約6.8キロトン（15 × 10 6 ポンド）の隕石は、推定速度18キロメートル/秒（40,000マイル/時）で移動し、20度の角度で大気圏に突入した。[4]爆発の威力は広島に投下された原爆の20～30倍で、衝撃波で地上の窓ガラスが割れ、約1,500人が負傷した。隕石の落下角度が比較的浅かったため、大気圏上層で爆発した。しかし、もし隕石が地表に到達したり、大気圏下層で爆発していたら、壊滅的な被害をもたらした可能性がある。
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検出
NASAは地球近傍天体（NEO）の検出に尽力してきましたが、チェリャビンスク隕石は未検出でした。近年、NASAは欧州宇宙機関（ESA）と提携し、地球の軌道を横切る可能性のあるすべてのNEOを追跡する取り組みを強化しています。[5] NASAのウェブサイトには、衝突の危険性がある既知のNEOのリストが公開されています。[6]しかし、このリストは未だ不完全であり、差し迫った衝突が発生した場合の対処法については未だに答えが出ていません。
偏向の政治
 | This article's factual accuracy is disputed. (May 2016) |
レーザーアブレーションは、小惑星を地球に脅威を与える可能性のある小さな破片に分割することなく、軌道を転向させることができるため、有望な方法です。核衝突装置も小惑星の軌道を転向させる方法として提案されていますが、政治的および技術的な理由から、レーザーアブレーションほど有望ではありません。
- 小惑星を爆破すると、複数の小さな小惑星の破片が生成され、それぞれが大きな小惑星と同じくらい破壊力を持つ可能性があります。[疑わしい–議論する]
- 大気圏上空で原子爆弾を爆発させると、予期せぬ影響が生じる可能性がある。[疑わしい–議論する]
- 宇宙条約は、1967年に調印された冷戦時代の条約であり、大量破壊兵器（関連？）の宇宙への配備を禁じています。事実上、いかなる研究グループも核衝突法の実験的検証を禁じています（要出典） 。 [疑わしい–議論する]
レーザーアブレーションは、小惑星を偏向させる方法としてすでに研究室で実験的にテストされており、国際宇宙ステーション（ISS）や低地球軌道でのテストを開始する計画がある。
小惑星衝突回避
短時間作用型レーザーアブレーションは、小惑星スタンドオフ型核爆発装置の爆発時に放出される強力な熱X線パルスの有効性を検証・調査するために使用されます。この目的のための調査は、2015年にサンディア国立研究所から提供された調整されたレーザーパルスを一般的な隕石の破片に照射することによって実施されました。[7]
稼働中
- レーザーアレイは目標の小惑星に焦点を合わせます。
- レーザーは小惑星の表面を3,000 K（2,730 °C、4,940 °F）という非常に高い温度に加熱します。[1]
- 小惑星の表面の物質は蒸発し、小惑星から噴出されます。
- ニュートンの第三法則は、いかなる作用にも等しく反対の反作用が存在することを述べています。物質が気体になると、小惑星から押し出され、ニュートンの第三法則により、小惑星に等しい力（推力）で押し返されます。これを推力と呼びます。
- ニュートンの第二法則によれば、力は質量×加速度、つまりF=maと表されます。小惑星の推力は小惑星の質量に比べて小さいですが、ニュートンの第二法則によれば、それでもわずかな加速度が生じます。
- 時間の経過とともに、小惑星の小さな加速によって軌道が大きく変化します。小惑星が地球に衝突する軌道から外れると、レーザーは撤去されます。
- レーザーアブレーションを用いた小惑星の軌道変更には、さまざまな要因にもよりますが、1年から10年かかると予想されます。[8]
提案されたシステム
提案されている小惑星レーザーアブレーションシステムには、スタンドオン型とスタンドオフ型の2種類があります。主な違いは、使用されるレーザーアレイのサイズと位置です。[1] [8]
スタンドオフシステム
スタンドオフシステムは、地球または月を周回する大型レーザーアレイです。その規模は国際宇宙ステーションとほぼ同等から10倍程度まで様々です。このシステムは、直径数百キロメートルにも及ぶ最大級の小惑星でさえも軌道修正することが可能です[9]。また、理想的には、必要に応じて複数の小惑星を同時に標的とすることも可能です。このシステムは多様な脅威に対して最も効果的ですが、その規模とコストを考えると、近い将来には実現不可能です。この種のシステムの導入には、複数の政府機関の協力と連携が必要になるでしょう[8] 。
レーザー強度
より強力なレーザーは、小惑星にさらに大きな推力を与えることができます。カリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究者たちは、異なる強度のレーザーを用いて、中規模サイズの小惑星の軌道を地球から安全な距離まで軌道変更するのにかかる時間を実験的にシミュレーションしました。テストされた最も強力なレーザーでは、小惑星を地球から安全な距離まで軌道変更するのに1年未満しかかからない一方、最も弱いレーザーでは最大10年かかる可能性があります。[8]
- 弱いレーザーの利点は、電力供給に必要なエネルギーが少なく、その結果、高出力レーザーよりもコストが低くなることです。
- 強力なレーザーの利点は、何年も先の衝突を予測する人間の能力に依存しないことです。小惑星の追跡は難しく、衝突の予測はさらに困難です。強力なレーザーはより強力な保護を保証します。
最適なレーザー強度を選択するには、コスト、エネルギー使用量、および必要な保護レベルのバランスを取る必要があります。
電源
通常、このようなシステムには相当量の電力が必要です。宇宙ベースのシステムの場合、何らかの形の原子力発電、あるいは宇宙太陽光発電衛星からの電力が必要になる可能性があります。宇宙太陽光発電の支持者の多くは、このようなインフラの利点の一つとして、小惑星や彗星の軌道を変えて小惑星採掘やレーザー帆による恒星間推進に利用できると考えている。
参考文献
- ^ abc Lubin, Philip (2015年4月). 指向性エネルギーを用いた効果的な惑星防衛(PDF) . 第4回IAA惑星防衛会議.
- ^ UCSB実験宇宙論グループ（2015年7月31日）、円盤状小惑星の脱回転と回転上昇、2016年1月29日閲覧
- ^ 「SpaceXが火星に植民地化する方法（そしてその理由） - Wait But Why」waitbutwhy.com 2015年8月16日 2016年2月7日閲覧。
- ^ カプラン、カレン (2013年3月27日). 「ロシアの隕石、『宇宙からの死の岩石』が『ノヴァ』の主役に」ロサンゼルス・タイムズ. ISSN 0458-3035 . 2016年2月1日閲覧。
- ^ 「NASA、小惑星の検出と災害軽減を調整」NASA/JPL 2016年1月7日. 2016年2月1日閲覧。
- ^ 「現在の衝突リスク」. neo.jpl.nasa.gov . 2014年12月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月1日閲覧。
- ^ スティーブ・ナディス（2015年1月21日）「殺人小惑星を阻止する方法」ディスカバーマガジン。
- ^ abcd Lubin, Philip (2013年8月). 「指向性エネルギー惑星防衛」(PDF) . SPIE Optics + Photonics, サンディエゴ. 2016年2月6日閲覧。
- ^ 「小惑星 - 小惑星に関する事実と情報」Space.com . 2016年2月7日閲覧。
