月の塵が地球の天気予報を改善する可能性

ジョン・レーン氏が自宅の裏庭に立って雨にレーザーを向けたとき、彼が考えていたのは地球の天気ではなかった。彼は、NASA のアポロ着陸船を月への訪問者から守るプロジェクトの一環として、月の塵を追跡する最善の方法を考え出そうとしていた。しかし、結局彼は、雨滴の大きさを測定する新しい方法を発見することで、気象予報士の役に立った。これは気象レーダーではできないことだ。

ケネディ宇宙センターの物理学者レーン氏は、月面の微細な塵粒子を感知するレーザーセンサーの調整に取り組んでいた。このプロジェクトは、NASA の月面遺産保護活動の一環である。Google Lunar X Prize や他の国から送られてくる新しい月面着陸機は、月面に着陸する際に塵やその他の物質を巻き上げる可能性が高い。NASA は、6 つのアポロ基地が影響を受けないようにしたいと考えており、塵の仕組みを理解することで、新しいロボット着陸機が月面にどれだけ近づけるかを確定できるだろう。

「サンドブラストのようなものです」とレーン氏はNASAのニュースリリースで説明している。「ロケットエンジンのようなものが落ちてきて、この塵を巻き上げると、空気がないので、どんどん速く飛んでいきます。」このレゴリス（月の土）の一部は軌道上に逃げ出すことさえある。月着陸船の敏感なアルミ箔にぶつかったり、宇宙飛行士が残した廃棄物のサンプルにぶつかったりするかもしれない。月の塵が衝突すると、その廃棄物の一部に何が起こったのかを分析する将来の実験が台無しになるので、NASAは塵の挙動を説明するパラメータをいくつか知りたいと考えている。

そのために、レーン氏は雨滴を測定していた。雨滴は、どうやら空中の月の塵のよい類似物らしい。彼のレーザーと反射鏡は雨滴の大きさを非常に正確に測定しており、これは気象予報士にとって大きな恩恵となる可能性がある。

気象レーダーは、雨粒、昆虫の群れ、飛んでいる鳥やコウモリを一つ一つ見ることができます。しかし、これらの物体の大きさをうまく区別することはできません。現在、二重偏波レーダーへの大規模な国家アップグレードが進行中で、これにより状況は改善されるでしょう。これにより、無線距離測定の水平スイープに垂直要素が追加されます。雨、みぞれ、雪、鳥、昆虫、コウモリはすべて、二重偏波レーダーで明確な特徴を示します。

しかし、それでも雨滴の大きさは不完全な推定値です。レーンの新しいレーザー法では、ビームの線上にある雨滴の平均断面積を測定することで推定値を求めます。NASA によると、これは「サイズ分布の 2 番目のモーメント」として知られています。このサイズ分布を理解することで、気象レーダーが空中の物体を追跡するために使用するアルゴリズムが改善されます。これにより、レーダーを使用した降雨量の測定が改善され、予報が改善される可能性があります。

月に関して言えば、こうした大きさの推定値によって、ロボットや人間が乗った着陸船に対する月の塵の動きをより正確に判断できる可能性がある。NASAによると、Xプライズに出場する探査機の底にレーザーセンサーを設置し、塵や土の動きを計測することを検討しているという。このセンサーは、他の探査機が既存の月面遺産からどのくらい離れた場所に着陸しなければならないかなど、NASAが制限を策定するのに役立つだろう。

NASAによると、レーン氏はすでに気象学会で研究結果を発表しており、それに関する科学論文を執筆中だという。

ケネディ宇宙センター