民間資金による初のキラー小惑星スポッターが登場

巨大な小惑星が地球に衝突した例は過去にもありました――恐竜よ、安らかに眠れ――。もし私たちがこれらの宇宙の小惑星に注意を払わなければ、再び地球に衝突し、壊滅的な結果をもたらす可能性があります。そこで、小惑星研究所のエド・ルーとダニカ・レミーは、できるだけ多くの小惑星を追跡する新たなプロジェクトを開始しました。

元NASA宇宙飛行士で同研究所のエグゼクティブディレクターを務めるルー氏は、THORと呼ばれる革新的なアルゴリズムを開発したチームを率いた。このアルゴリズムは、膨大な計算能力を駆使して夜空の異なる画像に映る光点を比較し、それらを照合することで、太陽系における個々の小惑星の軌道を解明する。火曜日に発表された発表によると、このシステムによって既に104個の小惑星が発見されている。

NASA、欧州宇宙機関（ESA）、その他の組織はそれぞれ独自の小惑星探査を行っていますが、いずれも数千、あるいは10万個もの小惑星が写っている望遠鏡画像を解析するという課題に直面しています。これらの望遠鏡の中には、同じ夜に同じ地域を複数回撮影できないものや、撮影できないものもあり、異なる時間に撮影された複数の写真に同じ小惑星が写っているかどうかを判断するのは困難です。しかし、THORを使えばそれらの画像間の関連性を見分けることができます。

「THORの魔法のようなところは、多くの小惑星のうち、ある画像に写っている小惑星と、4夜後の別の画像に写っている小惑星、そして7夜後の画像に写っている小惑星がすべて同じ物体であり、実際の小惑星の軌道としてまとめられることを認識している点です」とルー氏は語る。これにより、物体の移動経路を追跡し、地球に向かう軌道上にあるかどうかを判断できるようになる。このような困難な作業は、古くて遅いコンピュータでは不可能だっただろうと彼は付け加える。「これは、天文学の未来における計算の重要性を示しています。これを推進しているのは、計算が非常に強力になり、安価になり、どこにでもあるようになっていることです。」

天文学者は通常、「トラックレット」と呼ばれるものを使って小惑星を探知します。これは通常1時間以内に撮影された複数の画像から測定されたベクトルです。多くの場合、6枚以上の画像による観測パターンが含まれており、研究者はこれを用いて小惑星の軌道を再構築することができます。しかし、データが不完全な場合（例えば、曇りの夜に望遠鏡の視界が遮られるなど）、その小惑星は未確認のまま、あるいは少なくとも追跡不可能な状態のままになります。そこで登場するのがTHOR（トラックレットなしの太陽中心軌道回復）です。THORは、そうでなければ見逃されていたであろう小惑星の軌道を突き止めることを可能にします。

NASAは潜在的に危険な小惑星を発見するための望遠鏡や調査から恩恵を受けているが、他にも豊富なデータセットがあり、THORはそれらのほぼすべてを利用できる。「THORは、あらゆる天文データセットを小惑星を探索できるデータセットに変えます。それがこのアルゴリズムの最も優れた点の一つです」と、THORの共同開発者であり、ワシントン大学小惑星研究所フェロー兼大学院生でもあるヨアヒム・モイエンス氏は述べている。この最初のデモンストレーションでは、モイエンス氏、ルー氏、そして彼らの同僚たちは、2012年から2019年の間に、国立光学天文台が管理する望遠鏡で撮影された数十億枚の画像を検索した。その多くは、チリ・アンデス山脈にあるブランコ4メートル望遠鏡に搭載された高感度カメラによって撮影されたものである。

THORは、NASAやESAといった政府宇宙機関と同様の顧客を多く抱えることになる。例えば、自国の宇宙船の軌道を描きたい科学者やミッションプランナーなどだ。そして、政府資金で運営される望遠鏡で撮影された画像も利用する。しかし、これは連邦政府の資金援助によるものではなく、その資金はすべて数千人の寄付者からの民間からの寄付で賄われている。

カリフォルニアに拠点を置く非営利団体B612財団のプログラムである小惑星研究所によるこの取り組みは、同財団のより広範なビジョンの一環です。「B612は、地球を小惑星の衝突から守ることを目標に設立されました。小惑星を検知、地図化し、方向転換させるためのツールと技術を構築することが、私たちの主な目標です」と、B612のダニカ・レミー会長は述べています。結局のところ、小惑星が地球に衝突する軌道上にある場合、その進路を変える方法を見つけるために、かなり前に警告を受けることが重要なのです。

THORは、Google Cloudを利用したオープンソースの計算システムであるADAM（小惑星発見分析・マッピングプラットフォーム）上で動作します。Googleはクラウドコンピューティングとストレージの提供に加え、ツー​​ルとシステムの使い方に関するアドバイスを提供することで、このプロジェクトを支援しました。レミー氏によると、ADAMは将来的に追加のアルゴリズムをホストし、他のデータセットを入力として取り込む予定です。

THORチームは、地球近傍にある多数の小惑星の軌道を解明する可能性を示してきましたが、いくつか重要な注意点があります。NASAジェット推進研究所（NASA）地球近傍天体研究センター（NEO）のポール・チョーダス所長は、「画像は数年前のものなので、最近再観測されていない小惑星は、現時点では事実上失われた状態です。ただし、将来的には新しい画像で再び検出される可能性があります」と述べています。さらに重要なのは、THORチームが最初に観測した小惑星軌道は、火星と木星の間を周回する小惑星帯のものであり、チョーダス氏のようなNASA研究者が追跡しているような、地球の軌道と重なる可能性のある地球近傍天体ではないということです。

チョーダス氏とルー氏は共に、THORが他の小惑星追跡手法を補完するものになると考えている。「これは興味深い新しい機能だと思います。小惑星の発見を支援する技術のツールボックスに新たなツールが加わることになります」とチョーダス氏は語る。しかし、彼は太陽系内の小天体の地図作成を目指す小惑星研究所の取り組みを称賛しつつも、「実のところ、私たちは数十年前からこの研究に取り組んできました」と付け加えた。

2005年、議会はNASAに、直径140メートル以上の小惑星の少なくとも90%を発見するという困難な課題を与えました。しかし、NASAがこれまでに発見できたのはそのうちの約40%に過ぎません。ハワイのパンスターズやアリゾナのカタリナ・スカイ・サーベイといった天文台の天文学者が小惑星を検出し、NASAの研究者がその軌道を計算して大規模なデータベースにまとめています。現在までに、太陽系内の120万個以上の小惑星と約3,800個の彗星がカタログ化されています。（映画『ドント・ルック・アップ』のラストで地球に激突したような地球近傍の氷彗星は長くは続かないため、小惑星の数の方がはるかに多いとチョダス氏は言います。）

地球に向かってまっすぐ進む小惑星に遭遇した場合、「惑星防衛」、つまりその軌道を変えるための計画が必要になります。NASAは今年後半にDARTと呼ばれる小惑星の軌道変更試験を実施しており、中国の宇宙機関も2020年代後半に同様のミッションを計画しています。Lu氏を含む研究者たちは、小惑星をわずかに異なる軌道に引き寄せる重力トラクターなど、他の技術も研究しています。NASAはまた、ロケットを打ち上げて棒状の爆薬を小惑星に打ち込み、粉砕するという構想の開発にも初期段階の資金を提供しています。

THORチームは現在、アルゴリズムのアップグレードを進めており、最終的には地球近傍小惑星を含む太陽系全体のキラー小惑星を効率的に追跡できるようになると、モイエンス氏は語る。彼らはまた、国立科学財団（NSF）の資金提供を受けたベラ・ルビン天文台（口径8.4メートル、3200メガピクセルのカメラを搭載）からの大量の画像配信も準備している。ベラ・ルビン天文台はチリ北部の山頂に建設中で、来年末には「ファーストライト」を迎える予定だ。毎晩20テラバイトのデータが蓄積される予定だ。一方、NASAの惑星防衛計画は、2026年に打ち上げられる赤外線宇宙望遠鏡「地球近傍天体サーベイヤー」によって後押しされることになる。

先週金曜日、B612はADAM小惑星探査プラットフォームの構築に130万ドルの資金を集め、ティトズ・ハンドメイド・ウォッカから100万ドルのマッチング助成金を獲得したと発表しました。「小惑星は確かに世界に衝突しますし、いつかは必ず衝突するでしょう」とルー氏は言います。「少額の資金で、文字通り世界の未来を変えることができるのです。」