衛星コンステレーション、渦巻き型の宇宙ゴミ生成リスク

衛星インターネット網の急速な拡大に伴い、軌道上のデブリが制御不可能なレベルで増殖する危険性が指摘された。バーミンガム大学のヒュー・ルイスが行った分析によって、衛星コンステレーション（大規模衛星群）が一定の規模を超えると、衝突時の破片が自己増殖的に増え続け、やがて多くの衛星運用に支障をきたす事態が避けられなくなることが明らかにされたのだ。

過去5年間で約30,000個の衛星が地球軌道に打ち上げられている。その大半は、世界規模のインターネット通信網を構築する民間企業による衛星コンステレーション事業である。各企業は軌道上の衛星群をさらに拡張する計画を進めており、規制当局にはすでに100万個を大きく超える新規衛星の打ち上げ申請が届いている。しかし軌道が混雑するにつれ、衛星同士の衝突リスクが高まっている。衝突が発生すれば、衛星は数千個の破片に砕け散り、これらの破片が他の衛星を破壊する恐れがある。これまでの安全評価は単一の衛星が起こす危険しか考慮しておらず、現在の計画がすべて承認されれば170万個に達する衛星群全体の連鎖的な脅威を見落としていた。

ルイスは、衛星とデブリが軌道上のある地点を通過する頻度、衝突回避能力、軌道離脱速度などを組み込んだ数学モデルを構築し、16の衛星コンステレーションに適用した。その結果、うち6つのコンステレーション（中国と米国の大規模事業を含む）がデブリの増殖を止められなくなる臨界点を超えており、さらに3つがデブリが加速度的に増える不安定なゾーンにあることが判明した。危険性は大規模なコンステレーションだけに限らず、数百個程度の小規模な衛星群でも軌道配置によっては不安定になり得ること、また衝突回避用のスラスタを搭載できない超小型衛星も同じくリスクにさらされることが分かった。

ルイスの分析によれば、こうした問題の多くは比較的簡単な設計改善で回避できるという。衛星の大気抵抗を増やして早期に軌道離脱させる、あるいは稼働寿命を延ばして交換衛星の打ち上げ頻度を減らすといった方法がそれに当たる。現在、規制当局にはコンステレーション全体を対象とした統一的な安全基準が存在していない。ルイスの数学モデルは、リスクのある提案を打ち上げ前に特定し、多くの産業と安全保障が依存する軌道環境を維持するための実用的な手段となり得る。

日本の部品・装置・素材メーカーにとっては、衛星自体の製造受託のほか、衝突回避技術や軌道離脱促進システムなど、これまで以上に高度な推進・制御系統の部品供給が求められてくることが予想される。また国内宇宙機関やメーカーが次世代衛星コンステレーション事業に参画する際も、こうした技術基準を満たす部品開発が競争力を左右する要因になるだろう。

※ 内容の紹介はここまでです。続きは元記事をご覧ください。