科学者らは、光帆を搭載した船が地球に最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリにわずか20年以内に到達できる可能性があると指摘している。少し前までは SF のように見えたものは、現在では技術的な現実の形をとっています。世界中の研究者が、この可能性を今後 20 年間にわたって実行可能なミッションに変えるプロジェクトに取り組んでいます。
光推進は光子エネルギーを使用して、非常に軽い帆を宇宙に押し出します。燃料を燃焼させる従来のロケットとは異なり、この技術は搭載されたエネルギー貯蔵に依存せず、地球または他の集中放射線源から発射される強力なレーザーからのブーストを受けます。たとえ小さくても継続的に加速すると、移動中にますます高速化が可能になります。
開発中のプロジェクトはソーラーセイルに向けて進む
宇宙機関や研究機関はすでに地球周回軌道上でプロトタイプの試験を行っている。 NASA とアメリカの一流大学は、1980 年代後半からこのテクノロジーのバリエーションに取り組んできました。最近、実験ミッションにより軽量の帆が衛星に設置され、基本的なコンセプトが証明されました。
NASA と連携したジェット推進研究所 (JPL) は、複合材料で作られた超軽量帆の仕様を開発しています。厚さはわずか数マイクロメートルで、太陽光やレーザー光をミリメートルの精度で反射します。計算によると、地上の加速器で集中レーザービームを生成すると、重量わずか数キログラムの宇宙船は光速の 10 ～ 20% に達し、20 年間で 4.37 光年をカバーできるほどになります。
ターゲットの星は40兆キロメートル離れています
プロキシマ ケンタウリ (学名 Proxima do Centauri) は、地球から 4.24 光年離れたところにあります。キロメートルに直すと約40兆キロメートルになります。人類が打ち上げに成功した最速の探査機ボイジャーは、そこに到達するまでに7万年かかる。相対論的な速度を備えた軽い帆は、まったく異なる機会を生み出すでしょう。
最近の研究では、プロキシマ・ケンタウリには少なくとも 3 つの系外惑星が周回していることが示されています。そのうちの 1 つであるプロキシマ ケンタウリ d は、ハビタブルゾーン (液体の水が地表に存在できる領域) に位置している可能性があります。もう 1 つの天体、プロキシマ ケンタウリ b は 2016 年に発見され、これも天文学者の興味をそそります。これらの直接的な世界を調査できる可能性は、テクノロジー億万長者が資金提供する国際的な取り組みであるブレークスルー・スターショット・プロジェクトの研究者たちに動機を与えています。
技術的な課題は依然として大きい
溶融または崩壊することなくテラワットレーザーの加速に耐えることができるキャンドルを作成することは依然として大きな障害です。現在の材料は、そのような強度の集中放射線の下では急速に劣化します。
エンジニアは次のことも解決する必要があります。
- 長年にわたる連続加速時の軌道の安定化
- 地球との通信 – 信号が戻るまでに 4 年以上かかる
- 極度の速度での星間塵との衝突に対する保護
- レーザービームの精度により、数十億キロメートルにわたってセイルの位置を維持できる
- カメラや科学機器の総質量数グラムまでの小型化
貨物船と自動探査機が、当初は最も実現可能なプラットフォームとなるでしょう。カメラとセンサーを搭載した帆は、重要な科学的能力を備えているでしょう。プロキシマ・ケンタウリのフライバイ中に捕捉されたデータを送信するには何年もかかりますが、情報は到着します。人間の輸送にはさらに複雑な問題が残っており、そのスピードにより未解決の生物学的課題が生じています。
宇宙機関は財政的な存続可能性を認識している
この技術の開発コストは、20年間で50億ドルから100億ドルになると推定されています。中国やロシアなどの国も放射線推進の研究を行っている。欧州宇宙機関はこの技術を長期探査計画に組み込んでいる。この国際的な収束は、投資が無視できないものになることを示唆しています。
商業プロジェクトも競争に参入します。航空宇宙技術企業はすでに宇宙機関にエンジニアリング サービスを提供しています。電子部品の小型化は、わずかグラムの重さの高度なロボットプローブを可能にするほどに進歩しました。
次のステップには軌道上テストが含まれます
研究者らは今後3年間に商業衛星で実験用帆のプロトタイプを打ち上げる計画を立てている。高強度放射線耐性試験は専門の研究所で行われます。コンピューターシミュレーションにより、加速と安定性のパラメーターが調整されます。
試験が予想通りに進めば、2028年から2030年の間により大規模な投資決定が下されることになる。小型のレーザー加速帆による実証ミッションは2030年代半ばに開始される可能性がある。これにより、2040年か2045年頃にプロキシマ・ケンタウリに向けて大型探査機が打ち上げられるまでに調整の余地が残されることになる。
科学者らは、20年の期限が保証されているわけではなく、それは一貫した資金調達、材料の革新、そしてまだ未知の課題の解決にかかっていると強調している。しかし、技術的な道は開かれていることにはほとんどの人が同意しています。 SF が現実になるには、粘り強さとリソースが必要です。いよいよ二人とも動き出します。
