レーザーほうき
宇宙ゴミを除去する地上設置型レーザービーム駆動システム

芸術的表現

レーザー ブルームは、宇宙機器への付随的損害を防ぐために、人工衛星（国際宇宙ステーションなど）の軌道から宇宙ゴミを掃き出す地上設置型のレーザー ビーム駆動推進システムとして提案されている。このシステムは、ゴミの片側を加熱することで軌道を変え、より早く大気圏に衝突する経路を変える。宇宙研究者たちは、レーザーブルームがケスラー症候群（軌道上の物体間の衝突が連鎖的に発生する現象）を軽減するのに役立つ可能性があると提案している。 [1]さらに、衛星や宇宙ステーションに搭載するレーザーブルームシステムも提案されている。[2] [3] [4] [5]

機構

レーザー ブルームは、直径 1～10 センチメートル (0.4～3.9 インチ) の宇宙デブリを標的とすることが提案されている。これらの高速デブリとの衝突は、衛星に重大な損害を与えるだけでなく、衝突した衛星の部品から二次的に破片状のデブリも引き起こす。レーザー ブルームは、高出力で使用することで大気圏を貫通し、標的のデブリから物質を除去することを意図している。 [6]除去された物質は小さな推力を与え、デブリの軌道近 地点を上層大気に向かって下げることで抗力を増加させ、残りの軌道寿命を短くする。[7]レーザーは、除去されたプラズマによるターゲットの自己遮蔽を回避するためにパルス状に動作する。このコンセプトにおけるレーザーの出力レベルは、より迅速に効果を発揮する対衛星兵器のコンセプトにおける出力レベルをはるかに下回っている。

この分野の研究では、宇宙デブリの向きと除去された物体の軌道との重要な関連性を指摘しながら、必要な正確な物理的制約が明らかになった。[8] [9]レーザーガイドスターと適応光学を用いることで、地上設置型で十分な大きさのレーザー（1メガジュールパルスHFレーザー）は、毎日数十個のデブリの軌道を合理的なコストでオフセットすることができる。[1] [10]

歴史

スペースシャトルは飛行後の検査で「小さな」衝突の証拠を定期的に示していた。[11]

オリオンは1990年代に提案された地上設置型レーザービームプロジェクトであり、費用は5億ドルと見積もられていた。[12] [13] [14]

2003年には「オリオン計画」とも呼ばれる宇宙ベースのレーザーが国際宇宙ステーションに設置される予定だった。 [15] [16] 2015年には日本の研究者らが、 2017年に国際宇宙ステーションに打ち上げられる予定の極限宇宙宇宙観測望遠鏡にレーザーブルーム機能を追加することを提案した。 [17] [18] [19] [5]

2014年、欧州のCLEANSPACEプロジェクトは、デブリ追跡・除去レーザーステーションの世界的な構造を調査した報告書を発表しました。[20] [21]

参考文献

  1. ^ ab クロード・フィップス博士 (2011). 「レーザーによる軌道上デブリの除去」.宇宙研究の進歩. 49 (9): 1283– 1300. arXiv : 1110.3835 . Bibcode :2012AdSpR..49.1283P. doi :10.1016/j.asr.2012.02.003. S2CID  118525979.
  2. ^ Shen, Shuangyan; Jin, Xing; Hao, Chang (2014年8月1日). 「宇宙搭載レーザーシステムによる宇宙デブリ除去」. Chinese Journal of Aeronautics . 27 (4): 805– 811. doi : 10.1016/j.cja.2014.05.002 . ISSN  1000-9361.
  3. ^ Wen, Quan; Yang, Liwei; Zhao, Shanghong; Fang, Yingwu; Wang, Yi; Hou, Rui (2018年2月1日). 「宇宙ベースレーザーステーションの軌道要素が小規模宇宙デブリ除去に与える影響」 . Optik . 154 : 83–92 . Bibcode :2018Optik.154...83W. doi :10.1016/j.ijleo.2017.10.008. ISSN  0030-4026.
  4. ^ Lin; Singer (2018年2月15日). 「中国の宇宙レーザーは本物か？」.ポピュラーサイエンス. 2021年4月10日閲覧。
  5. ^ ab ダニエル・ヴェントン (2015年5月12日). 「レーザー砲で宇宙ゴミを片付ける狂気の計画」. Wired . ISSN  1059-1028 . 2021年4月10日閲覧。
  6. ^ キャンベル、ジョナサン（2008年12月）「宇宙におけるレーザーの利用：レーザーによる軌道上デブリ除去と小惑星の偏向」（PDF）。アラバマ州マクスウェル空軍基地、空軍大学、空軍大学戦略技術センターの臨時論文。20ページ。 2019年6月26日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
  7. ^ Ivan Bekey、「Project Orion: 地上ベースのセンサーとレーザーを使用した軌道上のデブリ除去」、Wayback Machineで2021年2月1日にアーカイブ。第2回ヨーロッパ宇宙デブリ会議、1997年、ESA-SP 393、699ページ。
  8. ^ シュチャリング、ステファン、ウィルケン、ハンス＝アルバート（2016年8月）「レーザーによる不規則形状の宇宙デブリ除去」光工学誌56 ( 1) 011007. doi : 10.1117/1.OE.56.1.011007 . ISSN  0091-3286.
  9. ^ ウィルズ、スチュワート（2016年8月4日）「高エネルギーレーザーは宇宙ゴミを一掃できるか？」『オプティクス＆フォトニクス・ニュース』2021年4月10日閲覧。
  10. ^ Adam Mann (2011). 「宇宙ゴミ危機：レーザー導入の時」Wired . 2016年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月22日閲覧。
  11. ^ Weinstock, Maia (2000年9月5日). 「軌道上のゴミが国際宇宙ステーションへの脅威を継続」Space.com . 2000年11月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年2月3日閲覧。
  12. ^ Phipps, CR; Albrecht, G.; Friedman, H.; Gavel, D.; George, EV; Murray, J.; Ho, C.; Priedhorsky, W.; Michaelis, MM; Reilly, JP (1996年3月). 「ORION: 20kW, 530nm, 地球ベースの反復パルスレーザーを用いた地球近傍宇宙デブリ除去」. Laser and Particle Beams . 14 (1): 1– 44. Bibcode :1996LPB....14....1P. doi : 10.1017/S0263034600009733 . ISSN  1469-803X.
  13. ^ Ivan Bekey (1997年5月). 「Orion's Laser: Hunting Space Debris」. Aerospace America . AIAA . 2011年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年5月8日閲覧。
  14. ^ “Satellite Smashers”. Air & Space Magazine. 2008年3月1日. 2012年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月18日閲覧。
  15. ^ AFP (2000年8月16日). 「NASA​​、レーザーブルームによる宇宙ゴミ除去に期待」www.spacedaily.com . 2021年4月10日閲覧。
  16. ^ 「『レーザーほうき』が宇宙ゴミを掃除する」CBCニュース、2000年8月18日。 2021年4月10日閲覧。
  17. ^ 「宇宙デブリ除去に向けた青写真」理化学研究所2015年4月21日. 2021年4月10日閲覧。
  18. ^ 戎崎敏和;クイン、マーク N.和田聡；ピオトロフスキー、レッヒ・ヴィクトール。滝沢善之；カゾリーノ、マルコ。バーティナ、マリオ E.ゴロデツキー、フィリップ。パリゾ、エティエンヌ。田島俊樹；ソラール、レミ。ムルー、ジェラール（2015 年 7 月 1 日） 「国際宇宙ステーションからのスペースデブリを修復するための実証設計」。アクタ・アストロノーティカ。112 : 102–113。ビブコード:2015AcAau.112..102E。土井：10.1016/j.actastro.2015.03.004。hdl : 2318/1578984。ISSN  0094-5765 – Elsevier Science Direct経由。
  19. ^ アッカーマン、エヴァン（2015年4月23日）「宇宙ゴミを爆破するためにISSにレーザー砲を設置する提案」IEEE Spectrum 2021年4月10日閲覧。
  20. ^ エスミラー, ブルーノ; ジャケラール, クリストフ; エッケル, ハンス＝アルバート; ヴヌク, エドウィン (2014年11月1日). 「地上設置型レーザーによる宇宙デブリ除去：欧州プロジェクトCLEANSPACEの主な結論」 .応用光学. 53 (31): I45 – I54 .書誌コード:2014ApOpt..53I..45E. doi :10.1364/AO.53.000I45. ISSN  2155-3165. PMID  25402937.
  21. ^ 「レーザー照射と補完技術による微小破片除去」CORDIS - EU研究成果。

さらに読む

  • 2000年 地球軌道デブリ - NASAの衛星と宇宙船の影響に関する研究World Spaceflight News 著、CD-ROM: 862ページISBN 1-893472-28-0
  • レーザーほうきに関するBBCニュースの報道
  • 宇宙ステーションにハイテクなほうきABCが到着
  • NASAはレーザーブルームが宇宙ゴミの除去に役立つことを期待している。Agence France-Presseの記事、SpaceDaily経由
  • 軌道上のゴミが国際宇宙ステーションを脅かし続けている Space.com
  • シャトル、宇宙ゴミの箒をテストへ ニューサイエンティスト
  • SpaceViews 1997年7月号: 記事 ORION: 軌道上デブリ問題の解決策 クロード・フィップス著
  • Wired 2011年10月号: 宇宙ゴミ危機: レーザーを導入する時が来た
  • パルスレーザーによる軌道デブリ除去
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