この流星追跡システムは、ロケットの破片落下による災害を防ぐことができるかもしれない

ロケットの打ち上げが頻繁になり、宇宙へのアクセスが容易になるにつれ、使用済みのロケットが地球に落下しつつある。5月には、重さ23トンの中国のロケットがモルディブ付近のインド洋に着水し、着地場所を巡る不確実性が数日続いたが、その終焉を迎えた。そして3月には、スペースX社のファルコン9ロケットの重さ4トンの上段が太平洋北西部で分解し、大騒ぎとなった。

ロケットに加え、インターネット衛星群などの大規模プロジェクトも現在加速しつつあり、現在のような宇宙ゴミの落下は今後も激化し続けるとみられる。

現在、研究者チームは、発生しつつある天体の嵐を追跡するための理想的なプロトタイプができたと考えている。それは、スペインの空を揺るぎなく監視する数十台のカメラだ。自然の火球を見つけるために設計されたスペイン流星・火球ネットワーク（SPMN）は、2月に地中海上空で燃え上がるファルコン9ロケットの一段を捉えた。この検出は、他の同様の「火球ネットワーク」とともに、SPMNが宇宙組織が宇宙ゴミの地上リスクを理解して最小限に抑え、ロケットが屋根を突き破る確率を極めて低く保つのに役立つ貴重なツールになる可能性があることを示唆している。

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「火球ネットワークは、宇宙空間を通過する物体に関する非常に正確な情報を持っているため、航空宇宙コミュニティにとって非常に有用です」と、バルセロナの宇宙科学研究所 (CSIC-IEEC) の天体物理学者で SPMN のコーディネーターであるホセップ・トリゴ・ロドリゲスは述べています。

スペインの火の玉ネットワーク

SPMN は、落下するロケットを追跡する目的で作られたものではない。四半世紀にわたり、イベリア半島の 37 か所に分散して設置された約 200 台のカメラは、流星が地球の大気圏に突入する際に残される明るい光を求めて夜空を監視してきた。ネットワークの科学者たちは、毎年何百もの火球を記録しており、それを 2 つの目的で使用している。

まず、研究者たちは、宇宙からの岩石がどこに落ちたかを予測します。このネットワークを使用して、研究者たちは2004年にスペイン北部で隕石の回収に成功しました。当時、この方法で発見された隕石はわずか10個目でした​​。

第二に、彼らは過去に遡って、その流星が宇宙のどこから来たのかを推測します。これらの物体の本来の軌道を計算することで、天文学者はより脅威的な小惑星や彗星から来た小さな破片の流れを発見するのに役立ちました。

「私たちは宇宙から人間にもたらされる危険の原因を理解しようとしている」とトリゴ・ロドリゲス氏は言う。

人工火の玉

現在、チームはより身近なところで発生する危険に対処しようとしている。

2月16日、同ネットワークのカメラ3台が、スペイン南部と東部から撮影した映像から、王冠の形をした星座カシオペア座を横切って移動しているように見える火球を捉えた。

しかし、この火球は SPMN が通常検出するものとはまったく異なる動きをしていた。流星が深宇宙からやってくると、高温で大気圏を急角度で突進し、ほんの数秒間光る。この物体は時間をかけて、数分間空に浮かんでいた。SPMN の研究者は、地球の軌道上の物体はよりゆっくりと動き、地面とほぼ平行に移動することから、これは宇宙ゴミに違いないとすぐに気付いた。

研究チームは、自然の火球の激しい閃光を分析するのに通常使用されるソフトウェアを、破片のゆったりとした弧に合うように調整することで、物体が大気圏を通過する正確な経路を計算した。研究者らはその後、その軌道を米国政府のカタログに記載されている破片の軌道と比較し、一致するものを見つけた。彼らの火球は、その日の夜早くにスペースXが60基のスターリンク衛星を打ち上げた際の上段ロケットだった。研究チームは9月2日にその計算結果をプレプリントで発表し、これはアストロダイナミクス誌に掲載されることが承認された。

「私たちの知る限り、広域画像を使用してこれを行ったのは初めてのことです」とトリゴ・ロドリゲス氏は、火球ネットワークカメラが空の広い範囲を捉える方法に言及して述べた。

宇宙ゴミの追跡

そして、これが最後ではないだろう。ロケットの打ち上げは増加しており、SpaceX は数千のインターネット衛星群を組み立てている数少ない企業の 1 つにすぎない。これらの衛星は、大気圏に突入するまで約 5 年間稼働する。トリゴ ロドリゲス氏は、バルセロナ自治大学および CSIC-IEEC の航空工学者で、博士課程の学生であるエロイ ペーニャ アセンシオ氏が作成した更新されたソフトウェアが、今後さらに多くの落下破片の事例を警告してくれることを期待している。そうすることには、主に 3 つの目的があると同氏は言う。

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まず、宇宙ゴミを特定することで、空の異常な光に驚いた目撃者を落ち着かせることができるかもしれない。例えば、3月に太平洋岸北西部で起きた出来事は、ある観察者の子供が「ママ、僕たちは大丈夫？」と尋ねるほど劇的なものだった。

第二に、物体の軌道を研究することで、物体の回収につながる可能性がある。衛星の破片を集めることには、ある程度の科学的価値があるかもしれない（トリゴ・ロドリゲス氏の過去の研究で、溶けた金属の球が天然の隕石に似ていることがわかり、「隕石破片」という冗談めいたあだ名が付けられた）。しかし、もっと重要なのは、宇宙からの落下で何が生き残るのか、破片が危険であるかどうかを研究者が理解するのに役立つ可能性があることだ。

次に、ロケットや衛星の破片がどこに行き着くかが公に知られることで、宇宙機関に責任ある行動を取らせる圧力がかかる可能性がある。ほとんどのロケット段階は、運と計画の組み合わせによって海に突入する（地球の大部分は水で、打ち上げは通常太平洋の真ん中を目指す）が、何か問題が起きた場合、各国は損害賠償の法的責任を負うことになる。

たとえば、1978年にソ連の原子力衛星がカナダ北部に墜落し、放射性物質が600マイルにわたって陸地にまき散らされた。カナダ政府はソ連に600万カナダドル（現在の米ドルで約1,800万ドル）を請求し、最終的にその半額を受け取った。

トリゴ・ロドリゲス氏は、宇宙ゴミを認識できる火球ネットワークがあれば透明性が高まると示唆する。「世界中の宇宙機関は、これらのロケットを人間から遠く離れた場所で崩壊する正しい軌道に乗せるよう注意すべきだ」と同氏は言う。

隕石を収集したいという科学的な欲求に駆り立てられ、火球ネットワークはすでに世界規模で展開している。オーストラリア、カナダ、米国、英国、アルゼンチン、モロッコなどの国のネットワークが統合して「世界火球観測所」を形成し、拡大を続けている。人工火球に対応するには、簡単なソフトウェアのアップグレードだけで済む。

「私たちがすでに構築したインフラをすべて活用するために、航空宇宙コミュニティとより緊密な協力関係を築くことができます」とトリゴ・ロドリゲス氏は言う。

訂正 2021 年 9 月 13 日:この投稿は、ファルコン 9 ロケット段が燃えていた水域の名前を正しく記載するように更新されました。それは地中海でした。地中海は存在しません。