小型衛星は宇宙ゴミを増やすのか？

過去 15 年間、私たちは宇宙に小さな衛星を散りばめてきました。大学、新興企業、国家宇宙計画は、宇宙の生命を研究したり、モールス信号を送信したり、スマートフォンで写真を撮ったりする、手のひらサイズの衛星を打ち上げてきました。今週日曜日、コーネル大学を拠点とするチームは、ポーカー チップ サイズの回路基板 104 枚を打ち上げ、自力で地球を周回する予定です。

小型衛星は製造と配備が安価であるため、宇宙計画の費用を節約できます。また、学生でも簡単に作れるほど安価でシンプルなため、優れた教育ツールです。しかし、その人気ぶりに、 Popular Science は疑問を抱きました…地球はすでに宇宙ゴミに囲まれています。100 基以上の超小型衛星を打ち上げるのは、リビングルームの床にパンくずを投げ捨てるようなものではないでしょうか。

幸いなことに、多くの衛星はパンくずではできないことができる。つまり、自らをきれいにするのだ。地球表面から 650 キロメートル以下の軌道に打ち上げられた小型衛星は、すぐに地球に向かって落下する。小型衛星は地球の大気圏に突入し、小型であるため、地上に到達する前に燃え尽きる。さらに、高度 650 キロメートル以下の軌道を回る宇宙船はほとんどなく、小型衛星が衝突する対象もそれほど多くない。

コーネル大学の「スプライト」回路基板は、宇宙では目立たない存在になるだろう。「これらは軌道上に数日間しか留まりません」とNASAの軌道デブリプログラムオフィスの主任科学者ニコラス・ジョンソン氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「私たちはこのミッションを非常に注意深く検討しましたが、宇宙にある他の宇宙物体にはまったく問題はありません。」

小型衛星を高軌道に送る場合、問題が発生する。高度が高ければ、衛星は大気抵抗が飛躍的に減少する。大気抵抗は、衛星を低高度に押し下げ、最終的に地球に帰還させる主な力である。大型衛星とは異なり、小型衛星には、高度を下げて帰還する技術もない。研究者らが将来この技術を開発するかもしれない。しかし、今のところ、小型衛星は高度が高すぎると動けなくなってしまう。その時点で、小型衛星は危険である。

「これらは宇宙で最も密度の高い領域です」とケスラー氏は言う。「いずれ何かと衝突するでしょう。」

「これらは宇宙で最も密度の高い領域です。軌道寿命は数百年です。最終的には何かと衝突するでしょう」と、NASAの軌道デブリプログラムを設立した元NASA科学者のドナルド・ケスラー氏は言う。

大半の組織は、宇宙ゴミを減らすために策定された国際ガイドラインに従い、小型衛星の高度を 650 キロメートル以下に抑えている。しかし、中には規則に従っていない組織もある。ジョンソン氏は、高度 650 キロメートルを超えた 1 ～ 3 キログラムの衛星の短いリストを私に送ってくれた。同氏によると、米国の打ち上げロケットで打ち上げられたものは 1 つもない。「こうした例外がごく少数にまで減ることを望んでいます」と同氏は言う。「小型衛星の所有者と打ち上げロケットの運用者双方の教育の問題です」

ポピュラーサイエンス誌は、ジョンソン氏とケスラー氏に加え、この質問に答えるにあたって助言をくれた欧州宇宙機関のスペースデブリオフィスのハイナー・クリンクラート氏にも感謝の意を表したい。