小型宇宙船が驚くほど速く火星へ「航海」できる方法

太陽の光子線を「風」として利用するソーラーセイルは、もはやSFの世界の話ではありません。実際、惑星協会のLightSail 2の実用的デモンストレーションは、 PopSciの2019年のベストニュースで大賞を受賞しました。数え切れないほどのプロジェクトがソーラーセイルが宇宙旅行の未来に何をもたらすかを探り続けていますが、新しい研究は、この技術が地球に最も近い惑星、そしてそれを超えた場所への旅行にどれほど有望であるかを示しています。

Acta Astronautica誌に最近投稿された論文によると、詳細なコンピューターシミュレーションにより、エアログラファイトで作られた非常に軽量な小型ソーラーセイルは、火星までわずか26日で移動できることがわかった。従来のロケットの所要時間は7～9か月と見積もられている。一方、ヘリオポーズ（太陽の磁力が物体に影響を与えなくなる恒星間空間の境界線）への旅には、4.2～5.3年かかる可能性がある。比較すると、ボイジャー1号とボイジャー2号の宇宙探査機が同じ境界に到達するのに、それぞれ35年と41年かかった。

[関連: この斬新なソーラーセイルにより、NASA は太陽を観測しやすくなる可能性がある。]

このような高速飛行の鍵となるのは、1kgのソーラーセイルに使用されている720gのエアログラファイトです。これは、ほとんどのソーラーセイル設計のマイラー部品よりも密度が4倍低い超軽量素材です。これらのシミュレーションの大きな注意点は、非常に小さな積載重量が考慮されたことです。これは、大規模な惑星間および恒星間旅行ではほとんど当てはまりません。

「ソーラーセイル推進は、太陽系全体に小さな積荷（1キログラム未満）を迅速に届ける可能性を秘めています」と、マックスプランク太陽系研究所の天体物理学者で研究の共著者でもあるルネ・ヘラー氏は今月初め、ユニバース・トゥデイに説明した。「数百トンの積荷を低軌道に運び、その大部分を月や火星、さらにその先に届けることができる従来の化学推進と比較すると、これは途方もなく小さいように聞こえます。しかし、ソーラーセイル技術の重要な価値はスピードにあります。」

解決すべきもう一つの問題は、実際に目的地に到着したときに必要な減速方法だ。エアロキャプチャー（惑星の大気を利用して速度を落とす）は可能な選択肢だが、ソーラーセイルを搭載した宇宙船が目的地に到着したときに実際に停止するための最良かつ最も効率的な方法を決定するには、さらなる調査が必要であることを研究者らは認めている。いずれにせよ、この研究は、この素晴らしい恒星間移動方法にさらに追い風を吹き込む（いわば）ものとなる。