中国の天宮1号が着陸しない場所（そしてまだ着陸するかもしれない場所）

中国が放棄した天宮1号宇宙ステーションがいつ、どこに地球に帰還するのか、正確なところは誰にも分からない。しかし、テッド・ミュールハウプト氏のコンピューター上の地図は、彼にほとんどの人よりも確かな情報を与えている。「今見ているのですが、宇宙船はキトには着陸しないようです」と彼は言う。帰還予定日は3月29日木曜日、太平洋標準時12時30分頃。ミュールハウプト氏が予測する、翼の付いたスクールバスほどの大きさの重さ1万8000ポンド（約7トン）の宇宙船が地球の大気圏に再突入し、分解、燃え尽き、破片となって地球に降り注ぐ時間の63時間前だ。「テキサス州の大部分は安全のようです。南フロリダもそうです。ただ、この解像度では、北フロリダが安全かどうかは断言できません」

ミュールハウプト氏は、連邦政府の資金援助を受ける研究開発機関であるエアロスペース・コーポレーションのエンジニアで、軌道上および再突入デブリ研究センターを統括しています。彼のグループの専門分野の一つは、天宮1号のような宇宙船の制御不能な再突入のシミュレーションと、それらがいつどこに空から落ちてくるかを予測することです。『チキン・リトル』から、騒ぎ立てる要素を抜き、数学的な要素を多く加えたようなイメージです。

ミュールハウプト氏のコンピューター画面には、航空宇宙関係者が「地上軌道」と呼ぶものが表示されている。これは、天宮1号の現在および将来の地球表面上の軌道をS字状の線で描いた地図だ。宇宙ステーションの地球上における最後の既知の位置は赤い×印で、現在の軌道は赤い曲線で示されている。その周囲には、さらに曲線（予測軌道を示す）が描かれており、北緯43度から南緯43度にかけて、バスケットウィーブ（籠目織り）のような模様に重なり合っている。

「天宮はバスケットウィーブの下のどこかに着地するだろう」とミュールハウプトは言った。「でも、バスケットの隙間はすべて安全だ。その線の下にいなければ、撃たれることはない」

地上の軌道を見ると、ほとんどが隙間だらけだ。

そして、その隙間は拡大する一方だ。今から宇宙ステーションが地球の大気圏に再突入すると予想される日曜日まで、数分ごとに天宮1号の地上軌跡の織り交ぜられた線は次第にまばらになり、格子細工ではなく、地球の表面にS字型の曲線がいくつか現れるようになるだろう。

それは良いことだ。急降下は不確実性を表し、ミュールハウプトのモデルが予測する天宮1号が最終的に地球の大気圏に突入する際の軌道を示している。衛星が炎に包まれて帰還軌道に近づくほど、急降下は少なくなる。急降下が少ないほど、ミュールハウプトの予測する、探査機が大気圏を突っ込まない軌道の精度が高まるのだ。（この変化は既に起こっている。エアロスペース社は木曜日の正午、私がミュールハウプトと話している間に、地上軌道を作成した。下のアニメーションは、その地図と金曜日に作成された地図を比較したものである。新しい地図では、重なり合う軌道が少なくなっていることに注目してほしい。）

エアロスペースコーポレーション

天宮1号がいつ再突入し、その後に発生する破片がどこに落下するかについては、はるかに予測が難しい。その理由を理解するには、2つの点を考慮する必要がある。天宮1号の驚異的な速度（これについては後ほど詳しく説明する）と、ミュールハウプト氏のようなリスク分析者が計算に入力しなければならない変数の数だ。いくつか例を挙げてみよう。

高度によって不規則に変化する大気の密度
宇宙船のどの部品が再突入後も生き残る可能性が高いか。遮蔽された部品、つまり部品の中に部品がさらに部品の中に入っている部品は、再突入後も生き残る可能性が高い。
宇宙船の塊は何でできているのか。ガラスやチタン、ニッケル合金などの光学部品は融点が高いため、壊れずに残ることが多い。
宇宙の残骸が空を疾走する様子。それぞれが予測不能な形で転がり落ちる。たとえ分析官が残骸の正確な寸法を知っていたとしても、物体のどの側面が瞬間的に最大の大気抵抗を受けるかは予測不可能だ。

そうですね。追跡すべきことがたくさんあります。

そして、これらの変数はどれも、まさに非常に変動しやすいものです。一つの事柄（例えば、天宮1号ほどの大きさの宇宙船がいつどこで分解・燃焼するか）についての推測が、他の複数の事柄についての推測に依存している場合、大きな未知数につながる可能性があります。

どれくらい大きいのか？ミュールハウプト氏によると、大体の目安として、彼のチームのシミュレーションには約20%の誤差範囲があるという。つまり、現在から予測される再突入時刻までの時間を5で割る。その結果が、予測される再突入時刻のプラスマイナスとなる。つまり、宇宙船の予測再突入時刻の30日前では、誤差範囲はプラスマイナス6日。1日前ではプラスマイナス5時間。5時間前ではプラスマイナス1時間だ。（この変動は、以前の地上軌道にも現れている。黄色の急降下は誤差範囲の早い側の軌道位置、緑の急降下は遅い側の軌道位置に対応している。）

ここで天宮1号の速度を考慮する必要がある。地球の円周は24,901マイル（約4万4000キロメートル）で、中国の宇宙ステーションは現在、地球を約88分で周回している。前者を後者で割ると、対地速度は毎分283マイル（約450キロメートル）となる。言い換えれば、たとえミュールハウプト氏と彼のチームが、最終軌道の開始時に衛星を捉えることができたとしても（これは保証されていない）、誤差の範囲はプラスマイナス18分であり、これは天宮1号が地球表面の5,000マイル（約8,000キロメートル）をカバーするのに十分な時間だ。

「つまり、どの象限に当たるかは分かるということです」とミュールハウプト氏は言う。「例えば大西洋上空に来るかどうかは、かなり確実に分かります。しかし、大西洋のどこに来るかは分かりません。大西洋のどこかに来ることは確かですが、アフリカ付近に来る可能性もあれば、北米付近に来る可能性もあります。その範囲では、全く予測がつかないのです。」

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とはいえ、再突入解析の専門家は時折幸運に恵まれることもある。ミュールハウプト氏と彼のチームが2012年にロシアのフォボス・グルント探査機の再突入を追跡した際、レーダー基地が軌道を半周する地点で衛星の位置を捕捉し、再突入予測領域を精緻化することができた。彼らは以前からフォボス・グルントが南太平洋に落下すると予想していたが、フィリピンに近い場所に落下するのか、それとも南米に近い場所に落下するのか確信が持てなかった。そして、南米に落下することが判明したのだ。

土曜日の午後から、ミュールハウプト氏と彼の同僚たちは、天宮1号の状況に関する同様の土壇場での最新情報を待ちながら、予測を立てて準備を整える予定だ。「都合の悪いタイミングだ」と彼は言うが、現実世界ではよくあることだ。彼は、その分野の人間らしく、こう説明してくれた。「週7日で8時間勤務が21回あります。そのうち業務時間はわずか5回です。つまり、75%の確率で、こうした再突入イベントは都合の悪い時間に発生するのです。」

時期的に都合が悪いかもしれないが、天宮1号が軌道に再突入する確率はほぼ確実だ。地球の約4分の3は水に覆われているため、飛来する破片は水面に落ち、人里離れた場所に落下する可能性が高い。たとえ破片の一部が陸地に到達したとしても、ミュールハウプト氏と彼のチームの計算によると、地球上の人類の分布が比較的まばらであることから、それらが人間に危害を加える確率は極めて低い。つまり、1兆分の1という極めて低い確率だ。

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