NASAは小惑星キラー、金星気球、そして新たな技術に賭ける

WIREDに掲載されているすべての製品は、編集者が独自に選定したものです。ただし、小売店やリンクを経由した製品購入から報酬を受け取る場合があります。詳細はこちらをご覧ください。

エレナ・ドンギア氏は、天の川銀河と私たちの宇宙近傍の構造に関する研究で知られています。しかし、銀河と暗黒物質を専門とするこの天体物理学者は現在、宇宙を航行する文明にとって有益となる可能性のある全く異なるプロジェクトに取り組んでいます。それは、宇宙飛行士にとって致命的となる可能性のある宇宙放射線を逸らすための携帯可能な磁場を生成することです。「社会にもっと役立つ、まだ解決策のない何かを副業としてやりたいと思っていました。そこで、宇宙船を放射線から守るというアイデアを考え始めたのです」と彼女は言います。

マグニートー超能力のようにも聞こえる彼女のアイデアは、NASAの革新的先進概念（NIAC）から先月資金提供を受けた17のプロジェクトのうちの1つだ。NIACは、ハイリスク・ハイリターンの提案に投資するプログラムだ。ドンギアの放射線コンセプトのようなフェーズ1の各プロジェクトには、9か月の研究に対して1件あたり17万5000ドルが支給され、フェーズ2に進んだ5つの提案には、それぞれ2年間で60万ドルが授与された。20数年のうちに、そのうちのいくつかは次世代の宇宙ミッションの一部となるほど成熟する可能性がある。「彼らの仕事は、まさに未来を変えることです」と、NIACプログラムのシニアサイエンスアドバイザーであり、非営利企業アナリティック・サービシズのアナリストでもあるロン・ターナーは言う。「私たちは、宇宙と航空のやり方を何らかの形で変える可能性のある革新的なアイデアを探しています。」

ドンギア氏のような科学者たちは斬新なアイデアを探求しているが、実現可能性とメリットを実証する必要もあるとターナー氏は言う。このプログラムからの資金提供は、提案のあらゆる側面をより詳細に検討し、実現のために具体的に何が必要かを見極めるのに役立つ。提案は必ずしもNASAを対象としている必要はない。例えば、直近のラウンドで資金提供を受けたプロジェクトの一つは、地球に衝突する軌道上にある凶暴な小惑星から地球を守る構想だ。他にも、金星への宇宙気球の送出や、折りたたみ式宇宙ステーションの建設などが挙げられる。

ドンギア氏の磁場プロジェクトは、数年前、ウィスコンシン大学の物理学者同僚であるパオロ・デシアティ氏とのコーヒーショップでの会話から生まれた。彼らは未来の健康問題に取り組みたかった。宇宙船が火星に向かう際、太陽からの荷電粒子や、はるか遠くからやってくる宇宙線に晒される。約9ヶ月の旅の間、宇宙飛行士は相当量の放射線に被曝し、細胞損傷を引き起こし、がんのリスクを高める。たとえ宇宙飛行士が火星に長く滞在せず、すぐに帰還したとしても、被曝量はNASAが推奨する生涯の放射線被曝限度を超えてしまう。「この問題を解決しない限り、火星には行きません」とドンギア氏は言う。

彼らはCREW HaT（ハルバッハ・トーラスを用いた宇宙放射線拡張防護）というコンセプトを考案した。これは超伝導テープを内蔵した磁気コイルで構成された装置で、宇宙船の外部に設置できる。設計には、磁石を内蔵した8枚の角度付きパネルを円形に配置し、最大10億電子ボルトのエネルギーを持つ宇宙線の少なくとも半分を防護する。（実際にはそれほど大きなエネルギーではないが、健康リスクは時間の経過とともに蓄積される。）パネルが作り出す磁場は、飛来する荷電粒子の軌道を変え、乗員の体に当たらないようにする。能動的な遮蔽の一種であるCREW HaTは、受動的な遮蔽、つまり放射線の一部を吸収するように設計された材料で宇宙船を建造する手法と組み合わせられる。

彼らの目標は、重すぎず、消費電力もそれほど大きくないバージョンを設計することだ。NASAのオリオンやSpaceXのスターシップのような宇宙船で打ち上げ、地球の磁気圏外で起動できるようにするためだ。プロトタイプを製作する前の次のステップは、高エネルギー宇宙線も計算対象に加え、この技術によって装置の重量をあまり増やさずに宇宙線を迂回できるかどうかを検証することだ。「これが課題です。以前のコンセプトは非常に重く、現実的ではありませんでしたが、新しいアイデアへの道筋を示してくれました」とデシアティ氏は語る。

新たに資金提供を受けたもう一つのNIAC構想は、地球にまっすぐ向かってくる惑星を滅ぼす小惑星や彗星に対する土壇場での防衛を想定している。科学者たちは、人類を絶滅させるほどの大きさである可能性がある、直径800メートル以上の地球近傍小惑星の少なくとも90％を検出したと考えている。だが、映画「ドント・ルック・アップ」の彗星のように、そのような大きな物体がわずかな警告時間で発見されるまで検出システムを逃れる可能性は依然としてある（可能性は低いが）。物体がそのくらい近い場合、NASAのDART宇宙船のようなものでそっと脇に寄せることはもはや選択肢ではない。「今日はまずい日だ。人類が利用できる適当な質量を使っても、この物体を逸らすことはできない。月をその前に持ってくることができれば話は別だが」と、プロジェクトを率いるカリフォルニア大学サンタバーバラ校の天体物理学者フィリップ・ルービンは冗談を言う。

ルービン氏の「人類のためのPI終末防衛」構想は、スペースXのスターシップやNASAのスペース・ローンチ・システムのような巨大ロケットを打ち上げ、棒状の「ペネトレーター・インターセプター」を連続して展開して小惑星に衝突させ、多重波で爆破し、最終的に粉砕するというものだ。改造されたロケットには、爆薬を搭載した多数のインターセプターか、核弾頭を搭載したインターセプターの数を減らす必要があるとルービン氏は言う。「なぜなら、小惑星を粉砕するには大量のエネルギー（これは科学用語です）が必要だからです」（ロケット自体はそれほど高速で飛ぶ必要はありません。速度と推進力はすべて小惑星から得られるからです）。計画が成功すれば、小惑星は地域的あるいは地球規模の壊滅を引き起こすのではなく、地球の大気圏で燃え尽きるのに十分な大きさの破片に粉砕されます。「何百万人もの命を奪ったであろうものが、今や光と音のショーになっています」とルービン氏は言う。

ルビン氏は同僚らとともにプロジェクトを進めながら、貫通体の設計に取り組むとともに、スーパーコンピューターを使って時速5万マイルの速度で小惑星に迎撃体が衝突した場合の影響をシミュレートする予定だ。

NIACのもう一つの受賞者は、地球の隣星である金星への宇宙気球ミッションの提案でした。火星と比べると、金星はやや無視されてきましたが、NASAは昨年、DAVINCI+とVERITASという2つの金星ミッションの実施を発表しました。「これらのミッションは今のところ、宇宙生物学に焦点を当てておらず、居住可能性や生命の兆候の探索も行われていません」と、MITの天文学者サラ・シーガー氏は述べています。彼女のプロジェクトは、この状況を打破することを目指しています。

金星は暴走温室効果に悩まされている。表面温度は華氏800度（摂氏約470度）で、鉛を溶かすほどの高温だ。着陸機は長くは持たず、地上で生命が誕生する可能性は低い。しかし、より冷たい大気圏には微小な生命体が存在する可能性があるとシーガー氏は言う。2020年、科学者たちは金星の大気中にホスフィンを検出し、生命の兆候である可能性があるとする研究を発表した。この研究は激しい議論を巻き起こし、他の研究者たちはホスフィンの生成源について別の説を唱えているが、金星への関心を再び高めたことは事実である。

シーガー氏のアイデアは、開口部のない熱気球のような膨張式探査機を展開する探査機を送るというものだ。金星気球の構想は他にもあるが、金星気球を使ったその次に行うことは新しい。地表から約 30 マイル上空で、気球から吊るされた容器が、液体や固体を含む雲の粒子をすくい上げる。さらに、シーガー氏によると 0.2 ミクロンほど小さい可能性のある、微小な地球外微生物もすくい上げる。しかし、飛行中に容器の中身を検査できる顕微鏡付きの機器を設計するのは極めて難しいため、シーガー氏はサンプルを地球に持ち帰ることを提案している（これは火星の岩石サンプルや、リュウグウやベンヌのような小惑星のサンプルについても計画されている）。彼女の設計では、サンプルを小型ロケットに搭載し、ロケットが上昇して探査機とランデブーし、探査機がサンプルを地球に持ち帰ることになる。「金星における生命の兆候の探索は長年行われてきましたが、今や、真剣に取り組むべき状況が整ったのです」と彼女は言う。

シーガー氏と彼女の同僚たちは、NIACからの資金援助を得て、気球、サンプル容器、ロケットの大きさなどの詳細を確定することを目指している。

NIACが支援する最新の構想には、特注の宇宙服を作成できるボディスキャン装置や、垂直離着陸可能な航空機用の比較的静かな推進システムなど、斬新なアイデアも含まれています。フェーズ1終了後、一部の研究者は大きな進歩を遂げ、NIACはフェーズ2の助成金を追加で支給します。これにより、研究者はプロトタイプの開発や、プロトタイプ開発が可能な他の組織や企業との共同研究により多くの時間を確保できます。今回、第2ラウンドに進んだプロジェクトには、1機のロケットに収まり、月を周回する全長1キロメートルの宇宙ステーションの構想が含まれています。

NIACのコンセプトの多くは、科学者やエンジニアが詳細を詰めるまでに数十年かかることもあるが、中には設計段階から宇宙ミッションへの応用まで迅速に進むものもあるとターナー氏は語る。アリゾナ大学の天文学者クリス・ウォーカー氏は、NIACを通じて膨張式宇宙アンテナを設計し、その後すぐにスタートアップ企業フリーフォール・エアロスペースを共同設立して技術開発を進めた。当初のコンセプトの小型版であるキャットサットは、今夏の打ち上げが予定されている。NIACの別のプロジェクトでは、マーズ・キューブ・ワン（MarCO）と呼ばれる技術実証が行われた。これは、NASAジェット推進研究所の科学者によって開発された、通信中継機能を備えた2基のキューブサットで、2018年に火星探査機インサイトと共に打ち上げられた。

ドンギア氏とデシアティ氏は、NASA職員が自分たちの話に耳を傾け、磁場に関する研究を真剣に受け止めてくれたことに感激した。SFの架空世界では、誰かが必ず様々な宇宙放射線に対する何らかのシールドを発明する、とデシアティ氏は指摘する。「エレナと私は、最終的に本物の宇宙シールドが誕生するかもしれないプロセスに携われることを大変嬉しく思っています」と彼は語る。「SFが現実になったようなもので、本当に驚いています。」

WIREDのその他の素晴らしい記事

📩 テクノロジー、科学などの最新情報: ニュースレターを購読しましょう!
ジャック・ヴァレーはまだUFOが何であるかを知らない
遺伝子データベースをより多様化するには何が必要でしょうか?
TikTokは戦争のために設計された
Googleの新しい技術はあなたのボディランゲージをどのように読み取るのか
広告主があなたの閲覧履歴を静かに追跡する方法
👁️ 新しいデータベースで、これまでにないAIを探索しましょう
🏃🏽‍♀️ 健康になるための最高のツールをお探しですか？ギアチームが選んだ最高のフィットネストラッカー、ランニングギア（シューズとソックスを含む）、最高のヘッドフォンをご覧ください