彗星による地球破壊を阻止するには核融合ロケットが必要かもしれない

1994年、グレン・ワーデンはシューメーカー・レヴィ第9彗星の巨大な破片が木星に衝突し、地球から見えるほどの爆発を起こすのを目撃した。「もしそれが地球に衝突していたら、私たちは今日ここに立っていなかったでしょう」とワーデンはMITでの最近の講演で語った。

ワーデン氏はロスアラモス国立研究所の核融合研究者であり、夜はアマチュア天文学者でもある。

1994年、シューメーカー・レヴィ第9彗星の大きな破片が木星に衝突し、明るい爆発を引き起こした。地球にこのような衝撃が及んでいたら壊滅的だっただろう。NASA

文明を滅ぼすほどの巨大な宇宙の岩石が地球に衝突するリスクは非常に低いが、脅威は常に存在する（恐竜に聞いてみればわかる）。そして、ワーデン氏によると、それを止める方法は核融合ロケットしかないかもしれない。そのような技術が実現するのは数十年先のことだが、ワーデン氏は、それを実現するための投資を早急に行う必要があると主張する。

「このアイデアは『突飛』だが、非常に論理的でもある」と彼は言う。「大きな問題を抱えているときは、大きな答えが必要なのだ。」

彗星の問題

科学者たちは宇宙の岩石を阻止する方法を数多く考え出してきた。例えば、トラクタービームやイオンパルスを使って、岩石をそっと進路からそらす方法などだ。残念ながら、これらの方法は彗星の進路を逸らすには遅すぎるかもしれない。

非常に大きな宇宙の岩石が地球に衝突することは非常に稀で、数キロメートルの岩石の場合、約 50 万年に 1 回程度ですが、実際に起こることであり、次に地球に衝突する岩石が見つかるのは、2 年未満になる可能性もあります。NASA

彗星はほとんど前兆もなくやってくる。彗星は小惑星の2倍の速さで移動し、軌道は極めて遠くまで飛んでいくため、地球に近づくのは10万年か100万年かそこらだ。未発見の彗星もたくさんある。また、彗星は色が暗いことが多いため、天文学者は彗星が太陽の熱で熱せられ始めて初めて発見できる。これは彗星が木星ほどの距離まで来たときに起こる。

その距離から、もし大きな彗星が地球に向かって突進してきたら、人類がそれを撃退するには約 6 か月から 18 か月かかります。トラクタービームやイオンパルスで進路を変えるには、それだけでは時間が足りません。

たとえロケットが彗星がまだ木星の近くにあるときに衝突したとしても、地球と月の間の距離の半分以下で地球を逃すことになる。より遅いロケットを使用して、ずっと遅く彗星に衝突した場合（今日のロケットは約3000万マイル離れたところで彗星を捉える）、破滅的な衝突を防ぐのに十分な距離まで彗星を逸らすことはできないだろう。

致命的な彗星を逸らす方法

ワーデン氏の提案は、核融合ロケットを使って、接近する彗星に核爆弾を運ぶというものだ。

ステップ1：核融合ロケットを発明する

言うほど簡単ではないし、簡単そうにも思えない。しかし、ワーデン氏によると、接近する彗星に間に合うためには、現在のロケットの20～40倍の速度のロケットが必要であり、そのような速度を実現するには核融合が必要だという。

科学者たちは何十年もの間、主に太陽系を探索し、他の恒星系へ旅するための手っ取り早い方法として、核融合ロケットの建造について議論してきました。しかし、そのようなロケットの本当の必要性がなかったため、このアイデアは棚上げされました。核融合が難しいという問題もあります。

「大きな問題に直面したとき、大きな答えが必要です。」

核融合は、2 つの原子核 (通常は水素原子) が衝突して融合するときに発生します。その過程で大量のエネルギーが放出され、他の原子核も融合してさらにエネルギーを放出するという連鎖反応が起こります。このタイプの核エネルギーはクリーンで、本質的に無限です。

主なハードルは、膨大な量の熱を必要とする反応を開始させることと、反応から得られる以上のエネルギーを投入することなく反応を封じ込めることだ。国立点火施設や国際熱核融合炉プロジェクトなどがその実現に取り組んでいるが、核融合の大きな進歩はまだ数十年先かもしれない。そして、その場合でも、ロケットに搭載できるほど小型の核融合炉を作る方法を考え出さなければならない。

ウルデン氏は、彗星の危険性に注意を喚起することで、研究分野にさらなる緊急性がもたらされることを期待している。確かに、ウルデン氏自身の核融合研究は、その結果として生じる資金の流入から利益を得る立場にある。

ポピュラーサイエンスはNASAの科学者に核融合ロケットの実現可能性と必要性についてコメントするよう依頼したが、私たちの試みは広報室によって阻止された。

ステップ2：核爆発物を使って彗星の表面を燃やす

巨大で高速移動する宇宙の岩石が突然地球に向かっているのが発見されると、科学者たちはそれを阻止するために爆発物を爆発させる必要があることに同意する。

しかし、映画「アルマゲドン」とは異なり、彼らは爆発物を使って岩石自体を吹き飛ばすつもりはない。その代わり、爆弾は彗星から半マイルほど離れたところで爆発する。これは彗星を熱し、彗星の表面から物質を沸騰させるには十分近い距離だ。この質量放出によって、彗星は本質的にロケットに変わる。彗星の速度が変わり、太陽の周りの軌道が変わり、地球との衝突コースから外れる可能性がある。

ワーデン氏は、爆発によって彗星の速度が毎秒約 10 メートル遅くなると見積もっている。大したことではないように思えるかもしれないが、もし彗星が地球に到着する 3 ～ 6 か月前に爆弾が爆発すると、それらの秒数すべてが加算され、地球に接近するまでに軌道が約 15 万キロメートル (93,205 マイル) 変わることになる。それでも非常に危うい状況ではあるが、正面衝突よりははるかにましだ。

なぜ核融合ロケットが必要なのか?

爆弾をわずか6～18か月の警告時間内に彗星の前に届けるためには、爆弾は彗星とほぼ同じ速度で移動し、素早く到着する必要がある。昨年秋に発表された論文で、ワーデン氏と彼の同僚は目標速度を毎秒約53キロメートルとしている。

残念ながら、地球上で最も優れた化学ロケットの速度は秒速約 4.5 km です。

これまで打ち上げられた宇宙船の中で最速のニューホライズンズは、時速 16.2 km の速度に達したが、木星を通過することで速度が上昇した。これは時間がかかり、また、惑星が偶然適切に一列に並んだ場合にのみ機能する。

核分裂動力ロケットはテストされているが、最高速度は秒速8.5キロメートル程度にしか達しない。

核融合動力ロケットは時速2,237,000マイルで飛行する可能性があります。

もうひとつの、より古いアイデアは、すでにある核爆弾で動く宇宙船を発明することだ。爆弾は次々に爆発する――ポップポップポップとワーデンは言う――その間、アブレーションプレートが宇宙船が燃え尽きるのを防ぐ。この方法なら、宇宙船を間に合うように彗星まで運ぶことができるかもしれない。しかし、彗星が出現した場合に備えて、世界中が何千もの新しく作られた核爆弾を備蓄しておく必要があり、これは地球の安全を確保する良い戦略とは到底思えない。

スタートレックのような反物質ロケットも素晴らしい効果を発揮するだろうとワーデン氏は言う。「問題は反物質が存在しないことだ。入手するのは本当に難しい。」

彼にとって、現時点で最も実現可能性が高いのは核融合ロケットであり、彼のチームは、核融合ロケットが秒速約1000キロメートルに達する可能性があると計算している。