現代の技術の多くは、衛星の打ち上げや地球を周回する装置に依存しています。 2022 年の時点で、4,800 を超えるアクティブな衛星が地球を周回しており、毎年さらに多くの衛星が打ち上げられています。 SpaceX の Starlink コンステレーションだけでも、現在軌道上に 2,500 個以上の衛星があります。イーロン マスクは、完成時には 42,000 ものローンチを計画しています。
人工衛星を軌道に乗せる唯一の方法は、ロケットを打ち上げて大量の燃料を燃焼させ、ロケットが地球の重力から逃れるのを助けることです。一度に数十個の衛星を打ち上げることが可能です。特に、近年普及している小型のキューブサットは特にそうです。これらの打ち上げは依然として多くの燃料を燃やし、温室効果ガスを大気中に放出しています。代替手段はありますか？衛星打ち上げの未来はどのようなものですか?
再利用可能なロケットの台頭
宇宙開発競争が始まって以来、ロケットの打ち上げは使い捨ての装置に大きく依存してきました。これらの数百万ドルのロケットは、海に沈むか、再突入時に燃え尽きるか、NASA のエンジニアによって廃棄される前に、一度使用することができました。スペースシャトル計画の最中でさえ、シャトルを軌道に乗せたブースターは大西洋に落ち、海底に沈みました。象徴的なオレンジ色の燃料タンクは、シャトルから切り離された後、再突入時に燃え尽きるように設計されています。
民営化された宇宙飛行の台頭により、完全に再利用可能なロケットの開発が推進されています。完全に再利用可能なロケットを作成することに成功した人はまだいません。 SpaceX、Blue Origin、Virgin Galactic などのほとんどの民間企業は順調に進んでいます。おそらく最も近いのは SpaceX ですが、他の民間宇宙企業よりもかなり有利なスタートを切っています。また、NASA などから多くの資金提供を受けています。再利用可能なロケットは、複数の衛星打ち上げの影響を軽減する 1 つの方法です。燃料のコストと、これらの打ち上げが環境に与える影響について心配する必要があります。
年に数回しか打ち上げられなかったときは、環境への懸念はそれほど問題ではありませんでした。現在、毎週複数のローンチを検討しています。 SpaceX だけでも、2022 年に毎週平均 1 回の打ち上げが計画されています。これは、世界中の他の宇宙機関によって計画された NASA の打ち上げやミッションを考慮していません。
スピンローンチ準軌道アクセラレータ
Falcon 9 1 台で一度に 60 個の Starlink 衛星を簡単に軌道上に運ぶことができます。最終的なコンステレーションが 42,000 個の衛星で構成される場合でも、さらに 700 回の打ち上げが必要です。彼らが週に1回の打ち上げを管理できれば、さらに13年間の衛星打ち上げを検討しています.方程式からロケットを完全に取り除くことができたらどうでしょうか?それこそが、SpinLaunch Suborbital Accelerator が達成しようとしているものです。アクセルは自由の女神より高いです。真空密閉された回転発射体アームを使用して、アイテムを軌道に投げ込みます。
SpinLaunch はまだテスト段階にありますが、予測では、約 440 ポンド (200 kg) の重さのペイロードを軌道に打ち上げることができると推定されています。発射から発射体が分裂するまで、発射から惰性までの勢いを利用します。次に、搭載されたブースターが衛星を少し押して、目標の軌道に乗せます。順調に進めば、同じ目標を達成するために従来のロケット打ち上げに比べて、燃料の使用量とコストを最大で 10 分の 1 に抑えることができると同社は見積もっています。
人工衛星の打ち上げ vs. スペース ジャンク
軌道上には約 4,800 のアクティブな衛星がありますが、機能を停止したものの地球を周回している衛星は含まれていません。 3,000 を超える死んだ衛星がまだ地球を周回しており、何千もの宇宙ゴミが残っています。専門家は、軌道上の約 34,000 個の宇宙ゴミが 10 cm より大きく、おそらく数百万個がそれよりも小さいと推定しています。
この宇宙ゴミは、壊れた衛星の破片、宇宙飛行士が軌道上に落としたり捨てたりした道具やゴミ、小さな岩片、さらには宇宙ステーションやシャトルの外装のペンキの剥がれなどの小さなもので構成されています。問題は、これらのことが急速に進んでいることです。暴風雨のときに車の窓から手を突き出したことがありますか?時速 60 マイルの水滴は刺す。時速数千マイルでそのサイズのものに衝突することを想像してみてください。これらの速度まで加速された小さな隕石やペンキの薄片は、船体に穴を開けたり、宇宙服に穴を開けたり、宇宙飛行士の命を危険にさらしたりする可能性があります。
現代の衛星には、重大な衝突を避けるためにスラスターが装備されていることがよくあります。国際宇宙ステーションは最近、宇宙ゴミの大きな破片との衝突を避けるために、回避操作を完了する必要がありました。軌道に乗せる衛星の数が多ければ多いほど、対処しなければならないゴミが増えます。そのがらくたは、宇宙飛行士が私たちの小さな青い大理石を超えて探索することを難しくしています.壊れた衛星を軌道に散らかすのに忙しいとき、既知の宇宙を探検することを考えるのは難しいことです。
ケスラー症候群の脅威
宇宙ゴミを処理する際の問題は、軌道に乗ることだけではありません。 NASA の科学者ドナルド ケスラーにちなんで名付けられたケスラー症候群は、地球を取り囲み始めているデブリ ベルトの成長に対して私たちが何もしなければ、何が起こるかを詳しく説明しています。 1978 年の論文で、彼は衛星の衝突の可能性が軌道に配置された各デバイスで増加すると指摘しました。これらの衝突はより頻繁になり、将来の宇宙探査や衛星の打ち上げを妨げるデブリ ベルトが惑星の周りに作成されます。
臨界質量に達すると、ケスラー症候群イベントが連鎖反応を引き起こし、軌道上のほとんどの衛星や宇宙ステーションを損傷または破壊する可能性があります.この壊滅的な出来事は、2013 年の映画「重力」の筋書きでした。映画版はドラマ化されていますが、この種の連鎖反応の可能性は、宇宙ゴミが軌道に追加されるたびに大きくなります.
衛星で地球を囲む
地球の周りを回る人工衛星は、私たちの世界を動かし続ける上で大きな役割を果たしています。ナビゲーションに使用する GPS から通信に使用する電話信号まで、すべてが軌道上の衛星ネットワークに依存しています。これらの装置で地球を取り囲むつもりなら、より良い形の衛星打ち上げを開発する必要があり、すでにそこにあるものすべてを破壊すると脅している宇宙ゴミの量について何かをする必要があります.
