「科学者」が宇宙帆について語る

1976年、著名な天体物理学者カール・セーガンは、奇妙な反射小道具を『トゥナイト・ショー・スターリング・ジョニー・カーソン』に持参した。そのおもちゃは、燃料を使わない宇宙旅行の推進力となる革命的なアイデアであるソーラーセイルの模型だった。「[ソーラーセイルは]太陽から出る放射線と粒子、つまり太陽からの風に乗って移動する」とセーガンはカーソンに説明し、その技術を普通の帆船が海を進む様子に例えた。

時は流れ、燃料を使わない太陽エネルギーによる宇宙推進というセーガンの構想は現実になりつつある。ビル・ナイ「ザ・サイエンス・ガイ」率いる惑星協会は、ケープカナベラルでアトラスVロケットにソーラーセイルコンセプトの独自バージョンであるライトセイルを搭載して打ち上げる（この打ち上げには、空軍の極秘宇宙機X-37Bも搭載される）。この民間宇宙組織は、宇宙研究用の小型衛星キューブサットに、衛星本体から伸びる4枚の大きな光沢のあるマイラーシートを装備した。宇宙空間では、太陽から放出される加速粒子が理論上はマイラーシートを押し上げ、小型宇宙船を前進させる。

しかし、今回の打ち上げでは、惑星協会は航海は行いません。真空の宇宙空間でマイラーシートを展開できるかどうかを確認したいだけです。打ち上げ中、ソーラーセイルは折りたたまれたまま、キューブサットの中に収納されています。衛星が低軌道に到達してから約 4 週間後、マイラーシートは 344 平方フィートのセイルに展開し、厚さはわずか 4.5 ミクロンになります。キューブサットのパネルに埋め込まれたカメラで、この展開プロセスを鮮明に撮影できます。

惑星協会は、この次のミッションで学んだことを、2016 年に予定されている LightSail の 2 回目の打ち上げの強化に役立てる予定です。この打ち上げでは、LightSail の技術は、惑星の表面から約 450 マイル上空の高高度宇宙航行に使用されます。この高度では、地球の大気圏の大部分がなくなり、帆は太陽粒子のスムーズな風を受けることができます。

LightSail プロジェクト全体は主に民間資金によって支えられており、最近 Planetary Society が Kickstarter キャンペーンを開始して 20 万ドル (現在では 50 万ドルを優に超えている) を調達した後、クラウドファンディングを通じて多額の資金が調達された。Nye 氏によると、LightSail の研究開発にかかる総費用は 545 万ドルで、Kickstarter の資金は組織がまだ調達する必要のある 120 万ドルに充てられるという。

ライトセイルには現在多額の資金が必要だが、ナイ氏は、このようなソーラーセイルは長期的には宇宙旅行のコストを大幅に削減するだろうと語る。ライトセイルは推進剤を必要としないため、燃料供給の制限に伴うコストや技術的問題はなくなる。

以下のトランスクリプトは編集され、要約されています。

ポピュラーサイエンス：推進システムの推進剤をなぜ廃止するのか？

ビル・ナイ:燃料を運べる量には限りがあり、ロケット燃料の取り扱いには多額の費用がかかります。さらに遠く、さらに深く宇宙へ行きたい場合、たとえば冥王星へのニューホライズンズ ミッションは、そこに到達するのに 9 年かかりました。従来の燃料でこれを行うには、10 年間燃料を運ばなければならないため、非常に費用がかかります。実行は可能ですが、コストが追加されます。したがって、LightSail がまさに理想的なミッションがいくつかあると私たちは強く信じています。

LightSail ではどのような種類のミッションを構想していますか?

太陽のコロナ質量放出、太陽嵐、太陽の天気の調査。ステーションキーピング（宇宙ステーションの位置を維持するために必要なさまざまな推進力のこと）。そして、大学や空軍など、誰でも希望すれば、太陽の力だけで動く宇宙船で月や小惑星に行くという、非常に低コストのミッション。

そして、このソーラーセイルは宇宙飛行士を移動させることができるのでしょうか?

いいえ、それが人々の心を動かすとは思いませんが、私よりも想像力に富み、それを実現できる人もいるかもしれません。でも、宇宙には長い時間滞在することになります…。しかし、私たちは有人火星周回ミッションを評価するために人を雇いました。どのロケットが必要か、どのミッションがいくつ必要かといったアーキテクチャを考案しただけでなく、実際にコストを評価しました。そのため、NASAの予算をインフレ調整するだけで、2033年に人類を火星周回軌道に乗せることができます。この有人火星周回ミッションでは、火星軌道上で貨物を輸送する100キロワットの太陽光発電推進システムが必要になるのは当然です。

LightSail があれば宇宙旅行はどのように変わるのでしょうか? 目的地に到着するまでにどれくらいの時間がかかりますか?

月に行くには、数日ではなく 1 か月かかります。ですから、大学や、ここから月までの間にやりたいことがあれば、そうすることができます。しかし、化学ロケットの難点、つまり欠点は、燃焼が終われば終わりです。その後は、どこへ行っても惰性で進まなければなりません。しかし、このソーラー セイルなら、昼夜を問わず推進力を得ることができます。でも、待ってください、宇宙にいるのですから、夜はありません。ですから、非常に継続的で小さな推進力を無期限に得ることができるのです。

クラウドファンディングにより、民間企業は革新的な宇宙旅行の取り組みに資金を提供する新しい方法を見つけています。民間および公共の宇宙旅行は今後どのように進化していくとお考えですか?

私がいつも言っているのは、低地球軌道や月へのミッションに関して言えば、太陽帆走がコストを本当に下げるのはこの部分です。しかし、私たち全員が望んでいるように、人間を乗せて火星に行きたいのであれば、その前に火星からのサンプルリターンミッションが必要です。そして、NASA がサンプルリターンを見失うことは望んでいません。それは NASA にしかできないことであり、他の誰にもできないことです。

マゼラン、コロンブス、ルイス、クラーク、これらの探検家は全員政府から資金援助を受けていました。政府の仕事は、誰も行ったことのない場所に行くことです。その後、東インド会社、ハドソン湾、大陸横断鉄道などが登場します。私たちは太陽帆を使って、誰も行ったことのない場所に行くだけでなく、太陽帆を使って、これまで行ったことのない場所に行くことも、これほど低コストで実現したいのです。