シールドアップ！科学者らがアルファケンタウリ探査機の設計を微調整し、被害を最小限に抑える
アラン・ボイル著
ブレークスルー・スターショット計画の科学者たちは、プロキシマ・ケンタウリbへの旅を生き延びる確率を高めるために、すでにナノプローブの設計を微調整している。
先週arXivプレプリントサーバーに投稿された論文の中で、研究者らは、縮小された宇宙船が光速の20パーセントの速度でアルファケンタウリ系に向かっているときに、どのような損害を受ける可能性があるかについての最新の計算を示している。
今週、恒星系の一部である赤色矮星プロキシマ・ケンタウリの周回軌道上に、生命が存在する可能性のある惑星が発見されたという発表を受け、このミッションと研究はより重要な意味を持つようになった。プロキシマ・ケンタウリは太陽系に最も近い恒星で、地球からわずか4.2光年しか離れていない。
天文学的には、プロキシマ・ケンタウリはすぐ隣にあります。しかし、ミッション計画の観点から見ると、それははるか遠くにあります。従来の宇宙船では、そこに到達するには何万年もかかります。
この期間を短縮するため、ブレイクスルー・スターショットは「スターチップ」と呼ばれる軽量電子ウェハーの束を送り込むことを提案している。スターチップは、探査機を運ぶ薄膜の光帆に強力なレーザーを照射することで、相対論的な速度まで加速される。
システムがチームの期待通りに機能すれば、ナノプローブはアルファケンタウリ系を通過し、打ち上げから約20年後にデータを送信できる可能性がある。
それは大きな「もし」の話だ。まずは多くの技術的課題を解決しなければならない。しかし、ロシアの億万長者ユーリ・ミルナー氏がこの取り組みに1億ドルを寄付したことで、計画は軌道に乗り始めており、今月の論文ではいくつかの課題について論じている。
この論文の研究者には、ブレイクスルー・スターショットの諮問委員会委員長を務めるハーバード大学の天体物理学者アヴィ・ローブ氏も含まれています。ローブ氏と彼の同僚は、ナノプローブを星間ガスや塵の粒子から保護することが「この計画にとって極めて重要な課題」になると述べています。
コンピューターモデルに基づくと、相対論的な速度で移動する塵の粒子が宇宙船の表面にクレーターを形成し、衝突熱によってさらに物質が溶解したり、混ざり合ったりする可能性があるという。星間ガスの重原子に衝突した場合も同様に危険である可能性がある。
幸いなことに、宇宙船を完全に破壊するほどの大きさの塵粒子は、星間物質中では稀であると考えられています。「その影響はおそらく重要ではないでしょう」と研究者たちは述べています。しかし、塵やガスの衝突による損傷を最小限に抑えるため、研究者たちは宇宙船の前方に薄いグラファイトシールドを設置することを推奨しています。
彼らはまた、スターチップを針のように配置して移動方向を向くようにすることを推奨している。これにより、探査機の電子機器が粒子爆発にさらされるリスクを最小限に抑えることができる。
4月にブレークスルー・スターショット計画が発表された際、ローブ氏と他の顧問は、このミッションに必要なスターチップスと光帆の艦隊、さらにそれらに電力を供給するレーザー搭載アンテナのバッテリーを製作するには20年の歳月と数十億ドルかかるかもしれないと述べた。
この技術がうまく機能すると仮定すると、宇宙への旅にはさらに20年以上、さらにアルファ・ケンタウリへのフライバイからの応答を得るのに4年以上かかることになる。つまり、最も楽観的なシナリオでも、このミッションの成果が実を結ぶのは2060年頃になるだろう。
ここで話題にしているのは針ほどの大きさの探査機についてです。今週、サイエンスニュースのトム・ジークフリード氏は、化学ロケット技術で推進される従来の宇宙船では、プロキシマ・ケンタウリに到達するまでに約8万年かかると指摘しました。ソーラーセイル推進でも、それほど時間はかからないでしょう。
近光速粒子推進（NcPP）と呼ばれる実験的手法により、その時間は4,000年から9,000年に短縮される可能性があるが、それでも気が遠くなるほど長い時間だ。
「4000年以内に、アルファ崩壊宇宙船を通り抜けてプロキシマbに最初に到達できるより高速な技術を誰かが発明するはずだ」とジークフリート氏は書いている。
『スタートレック ファーストコンタクト』で描かれているように、ゼフラム・コクランが2063年にバルカン人の注目を集めるのに間に合うようにワープドライブを発明してくれることを期待しましょう。
「相対論的宇宙船と星間物質の相互作用」の著者には、ローブ氏の他に、ティエム・ホアン氏、A・ラザリアン氏、ブレイクスリー・バークハート氏もいます。
