スペースデブリ (スペースデブリ)は、宇宙航行学の分野において、軌道上で発見された宇宙ミッションの残留物体です。英語での対応する用語はspace debrisです。
今日、人工衛星は地球上の生命を改変し、組織化しています。音声や画像を交換する通信衛星、天気予報を行う気象衛星、世界中の海で船舶を正確に誘導する航行衛星、高度に専門化された科学衛星などです。ミッション、複数の公的または秘密のアプリケーションを備えた軍事衛星など。
1957 年 10 月 4 日にスプートニク 1 号が打ち上げられて以来、4,000 機以上の機械が地球上のさまざまな国によって宇宙に送られてきました。これらには、地球のいずれかの軌道に配置された衛星や、月や他の惑星を探索するために地球のすぐ近くの環境を離れた探査機が含まれます。これらの各ミッション中に、大量のスペースデブリが生成されます。
これらの破片はさまざまな起源から来ています。最初に大きな破片について触れておきますが、これらは発射装置自体の破片から、または宇宙飛行士が紛失した物体から、または古い未使用の衛星などから発生する可能性があります。間違いなく世界で最も完全な北米航空宇宙防衛 (NORAD) カタログには、地球の周りの軌道上にある 10 cm を超える 9,000 個以上の物体がリストされています (2006 年)。ここで、 1 センチメートル程度の小さなデブリに注目すると、すでに 20 万個以上の物体がリストされており、1 ミリメートル程度の「粒子」タイプのデブリでは100 万個を超えています。このデブリの寿命も大きく異なり、およそ 1 年、最も高い軌道では約 10 年、さらには数世紀にもなります。
この破片は、軌道上の衛星に危険をもたらし、地上に落下する危険性をもたらします。実際、それらは高速で移動しており、小さな破片でも衛星に衝突すると大きな損傷を引き起こす可能性があります。したがって、その数は増え続けており、憂慮すべきことである。一部の偵察衛星は宇宙ゴミとしてリストされる可能性があることに注意してください。 [ 1 ]
瓦礫の発生源
すべての宇宙活動はデブリの発生源です。特に次のものが挙げられます。
- ランチャーステージおよびそれらから生じる破片（熱シールドの破片など）
- 宇宙船の破片が使用されたかどうか[ 2 ]
- 未使用の衛星
- 使用された道具など、人間の手から逃れたさまざまな要素
予防策
新しいスペースデブリが生成されるリスクを軽減するために、いくつかの対策が提案されています。
使用後に残留燃料を放出することで上部ステージを不動態化し、数千の新たな破片を生成する未燃の高燃料燃料の爆発のリスクを制限します。
寿命が尽きた衛星の軌道離脱は有効な手段であり、そのような自主的な操縦はすでに 2003 年末にフランスの Spot-1衛星に対して成功裏に実施され、軌道上での死後の存在期間が 200 年から 15 年に短縮されました。 [ 3 ] 。しかし、場合によっては、成功を保証するために多量の燃料が必要になったり、軌道に入ってから時間がかかりすぎたりすることがあります。このような場合、衛星から巻き戻された電気力学ケーブルを使用して衛星の速度を落とし、大気抵抗によってすぐに軌道離脱を引き起こす高度まで軌道を下げることで実行できる可能性がある[ 4 ] 。
静止軌道など、軌道離脱が経済的に実行不可能な高度では、衛星は運用可能な航空機が配置されていない廃棄軌道に移送されます。
デブリを地球の大気圏に持ち帰るための提案としては、自動タグボート[ 5 ] 、レーザースイーパー（粒子を破壊するか、より低い軌道に逸らすため）、デブリの衝撃を吸収するための巨大なエアロゲルボールなど、いくつかの提案がなされている。捕捉された破片を大気中に向かって沈降させます。しかし、現在の主な取り組みは、より大きなデブリを監視し、新たなデブリの生成に対する対策を講じることによって衝突を防止することに焦点を当てている。
他のアイデアには、衝突を回避し、将来のためにこれらの物質的資源を保管するために、より大きな物体を収集する軌道上の「ダンプ」を作成することが含まれます。
スペースデブリの監視
USSPACECOMは、敵のミサイルと混同しないことを目的として、約10,000個の物体（低軌道では10cm以上、静止軌道では1m以上）を含むカタログを管理している。宇宙望遠鏡[ 6 ]だけでなく、いくつかのレーダーや望遠鏡の施設から収集された観測結果は、このカタログを維持するために使用されます。しかし、瓦礫の大部分はまだ観察されていません。ブラウンシュヴァイクの航空宇宙システム研究所によると、地球軌道上には直径1 ミリメートル以上の人工物体が 3 億 3,000 万個以上存在します[ 7 ] 。
この研究所は、 MASTER ( Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environmental Reference ) と呼ばれるデブリの分布および速度モデルの創始者であり、ESA が軌道上での衝突の確率と方向を計算するために使用しています。欧州機関は26,000個の瓦礫のカタログを持っており、このモデルを裏付けるために天文台とレーダーのネットワークで追跡している。
軌道上の物質の地球への帰還は、サブミリサイズのデブリの環境に関する貴重な情報源でもあります。 LDEF 衛星は、 STS-41-Cチャレンジャーミッションによって展開され、 STS-32コロンビアによって回収され、軌道上で 68 か月を過ごしました。その表面を注意深く調べることにより、土石流の方向分布と組成を分析することが可能になりました。 STS-46アトランティスによって配備され、326 日後にSTS-57エンデバーによって回収されたヨーロッパの衛星ユーレカは、100 μm から 6.4 mm までの太陽電池パネルへの 1,000 回の衝撃と本体への 71 回の衝撃を明らかにしました[ 8 ] 。
STS-61エンデバーとSTS-109コロンビアのミッション中のハッブル宇宙望遠鏡の太陽電池パネルの交換により、スペースデブリ環境モデルに新たな詳細が偶然提供されました。
ギャバード図
衛星の崩壊によって生じる破片のグループは、各破片の近地点と遠地点がその軌道周期の関数として表される、いわゆる「ギャバード」図を使用して分析されます。軌道運動の方向に投影されたデブリは遠地点と周期が増加し、X の 2 本の右腕に対応します。逆行方向に投影されたデブリは近地点と周期が減少します (X の 2 つの左腕)。軌道に垂直な方向の投影は周期、遠地点、近地点の特性にほとんど影響を与えず、この場合のデブリは十字の中心付近に集中しています[ 9 ] 。
この図の要素の分布を調べることによって、断片化の原因を特定することも可能になります[ 10 ] 。
逸話
ロッティ・ウィリアムズは、現在（2006 年 11 月）までに人工宇宙ゴミの直撃を受けた最初で唯一の人物です。 1997 年 1 月 22 日午前 3 時半、オクラホマ州タルサの公園を歩いていたとき、彼女は空に光があるのに気づき、それを流れ星と間違えました。数分後、彼女は、1996年に打ち上げられたデルタIIロケットの戦車の部品であることが後に判明した6インチの黒い金属の物体によって肩を直撃されました。彼女に怪我はありませんでした。
大衆文化において
- アニメマンガ『プラネテス』は、宇宙ゴミ収集家チームの冒険を描いています。
- テレビシリーズ「デッド・ライク・ミー」は、ミール駅の便座の落下によって主人公が死亡するところから始まります。
- 1970 年代のテレビ シリーズ UFO のエピソード「ジャンク・イン・スペース」では、主人公は地球を周回する破片の中に隠された宇宙人の衛星を発見します。