天体物理学と軍事の間の二重扉

20 世紀における天体物理学と軍事の無数の連携の成果として注目すべきものに、熱核融合爆弾がある。その設計原理は、天体物理学者がすべての星の中心にある宇宙のるつぼを調査したことから生まれた。今世紀の爆発的ではない例としては、2012 年 8 月に火星を横切る動きを始めたキュリオシティ探査車に搭載された ChemCam (Chemstry and Camera の略) がある。探査車のマストのスカイボックスの位置から、ChemCam は岩や土壌にレーザー パルスを照射し、分光計を使用して蒸発したものの化学組成を分析する。

ChemCam を作ったのは誰、あるいは何でしょうか? ロスアラモス国立研究所は、原子爆弾発祥の地であり、軍用に設計された何百もの宇宙船機器の発祥の地であり、地球宇宙科学センターの本拠地でもあります。このセンターは、国​​家安全保障教育センターの一部門であり、天体物理学のサポート拠点でもあります。ロスアラモス研究所は、国家核安全保障局の支援を受けて運営されており、その使命は、アメリカの核兵器備蓄を維持および保護すると同時に、世界の他の場所での核兵器備蓄の拡散を阻止することです。また、研究所の天体物理学者は、物理学者が水素爆弾の威力を計算するのに使用するのと同じスーパーコンピューターと類似のソフトウェアを使用して、恒星の中心部での水素融合の威力を計算しています。これより明確な二重使用の例を見つけるには、はるか遠くまで探さなければなりません。

たとえば、核爆弾の爆発中に何が起こるかを知りたいとします。原子核のさまざまな粒子を一覧にして、温度と圧力の制御された条件下でそれらが相互作用して互いに変化する様子を追跡するとしたら、その過程で生成または破壊される粒子は言うまでもなく、鉛筆と紙だけでは不十分であることがすぐにわかるでしょう。必要なのはコンピューターです。強力なコンピューターです。

適切にプログラムされたコンピューターは、核爆弾の設計、点火、爆発力に関する重要なパラメータを計算できるため、実験から何を期待できるかを予測できます。もちろん、「実験」とは、テストまたは戦争での核爆弾の実際の爆発を意味します。1940 年代のマンハッタン計画中、ロスアラモスは機械式計算機と初期の IBM パンチカード式集計機を使用して、原子爆弾の爆発力を計算しました。10 年ごとに計算能力が飛躍的に向上するにつれて、核爆発で核現象を詳細に計算して理解する能力も向上しました。そして、ロスアラモスのニーズが、世界最速のコンピューターを構築するという継続的な探求を促しました。

1960 年代に登場した第 2 世代のコンピューターは、トランジスタを搭載して性能を大幅に向上させ、1963 年の核実験禁止条約の成立を部分的に可能にしました。その後の世代のコンピューターは軍拡競争を止めることはできませんでしたが、実際に爆発させることなく兵​​器システムをテストする実用的な方法を提供しました。1998 年までに、ロスアラモスのスーパーコンピューター Blue Mountain は 1 秒あたり 1.6 兆回の計算を実行できました。2009 年までに、同研究所の Roadrunner は、その速度を 600 倍以上向上させ、1 秒あたり 1 千兆回の計算というマイルストーンを達成しました。そして 2017 年後半までに、同研究所の Trinity スーパーコンピューターは、計算能力をさらに 14 倍に高めました。

星がエネルギーを生成する方法は、水素爆弾とまったく同じであることがわかっています。違いは、星の中心で起こる制御された核融合は星自体の重さによって抑えられているのに対し、戦争では核融合は完全に制御されていないことです。これがまさに爆弾の目的です。そして、天体物理学者が長い間ロスアラモス国立研究所とそのスーパーコンピューターと関係付けられてきたのはそのためです。機密指定の壁の反対側で科学者たちが懸命に働いているところを想像してください。一方には、「核科学の軍事的応用を通じて国家安全保障を強化する責任がある」秘密プロジェクトに従事している研究者がいます。もう一方には、宇宙の星がどのように生まれ、死ぬのかを解明しようとしている研究者がいます。どちらの側も、相手のニーズ、利益、リソースの従属者です。

さらなる証拠を求めるなら、SAO/NASA 天体物理学データシステムで、2017 年に発表され、共著者がロスアラモス国立研究所に所属する研究を検索してください。102 件の論文が見つかります。平均すると、3.6 日ごとに天体物理学の論文が発表されていることになります。そして、それは非機密研究です。次に、ロスアラモス関連の論文の長年にわたるタイトルを熟読してください。超新星は永遠の人気を博しています。たとえば、2013 年に発表された論文には、「ロスアラモスの超新星光度曲線プロジェクト: 計算方法」があります。2013 ～ 2014 年には、「最初の宇宙爆発の発見。I. 対不安定性超新星」、「II. コア崩壊型超新星」、「III. 脈動型対不安定性超新星」という 3 つの論文シリーズがあります。 2006 年については、「強力レーザーによる超新星衝撃のモデル化」が見つかります。それ以前の年には、「実験室での天体物理学のテスト: FLASH コードによるシミュレーション」(2003 年) や「ガンマ線バースト: 最も強力な宇宙爆発」(2002 年) などのタイトルがあります。

冷戦時代の恐怖から生まれた宇宙と国家安全保障の同盟は、21 世紀の不安定な地政学的環境においても健在であり、両開きの扉で揺れている。

ニール・ドグラース・タイソンとエイビス・ラング著『Accessory to War』より抜粋。著作権 © 2018 ニール・ドグラース・タイソンとエイビス・ラング。出版社 WW Norton & Company, Inc. の許可を得て使用。無断転載禁止。