中国だけじゃなかった…スペースデブリ大量発生で事故の問題を起こしていた国

　スペースデブリ・宇宙ゴミや人工衛星などの問題をまとめ。＜中国だけじゃなかった…スペースデブリ大量発生で事故の問題を起こしていた国＞、＜当時も批判を浴びた実験だが「危険だとは知らなかった」と言い訳＞、＜最近はさすがに中国しかやらない…と思いきや別の国も人工衛星破壊＞などをまとめています。


●「デブリ」はデブと関係ある？スペースデブリ・宇宙ゴミとは？

2011/4/26：正直言うと、あまり宇宙は興味ない分野なのですが、ここから数記事は宇宙の話。紹介したい話に至る前で予備知識がいくつか必要なのでシリーズ化しています。まず覚えてもらいたいのが、スペースデブリという言葉。宇宙ゴミとも呼ばれますが、「デブリ」というのは「デブ」と似ているので、日本人にとっては少しおもしろい語感なんじゃないかと思います。

　ただ、デブは全然関係なく、むしろ細いイメージの言葉ですね。エキサイト辞書(大辞林 三省堂)によると、「デブリ」はフランス語で「崩れ落ちた、岩石の砕片や雪塊」といった意味だそうです。スペースデブリ自体の説明としては、以下のような説明。単に「デブリ」と呼んで、「スペースデブリ」を指すことも多いようです。

＜なんらかの意味がある活動を行うことなく地球の衛星軌道上を周回している人工物体。耐用年数を過ぎ機能を停止した、または事故・故障により制御不能となった人工衛星から、衛星などの打上げに使われたロケット本体や、その一部の部品、多段ロケットの切り離しなどによって生じた破片、デブリ同士の衝突で生まれた微細デブリ、更には宇宙飛行士が落とした「手袋・工具・部品」など＞

　また、スペースデブリ　Wikipedia(以降もここから引用)によると、スペースデブリ(宇宙ゴミ)は天然岩石や鉱物・金属などで構成された宇宙塵（微小な隕石）とは区別されており、そちらは「流星物質（メテオロイド）」と呼ばれているそうです。


●スペースデブリには事故の問題がある！

　このスペースデブリが問題になっています。何がまずいのか？と言うと、「活動中の人工衛星や有人宇宙船、国際宇宙ステーション (ISS) などに衝突すれば、設備が破壊されたり乗員の生命に危険が及ぶ恐れがある」といったこと。

　実際、「ニアミスや微小デブリとの衝突などは頻繁に起こっており、1996年にスペースシャトル・エンデバーのミッション (STS-72) で若田光一宇宙飛行士が回収した日本の宇宙実験室 (SFU) には、500箇所近い衝突のあとが確認された」とのことです。

　この「500箇所近い衝突のあと」がすべてスペースデブリであるのか、先に出てきたメテオロイドが含まれているのかは明記されていませんでしたが、おそらくこの流れからするとスペースデブリなんでしょうね。

　同じページの別の箇所には「宇宙空間に長期間曝露されていた物体の表面には多数の微小なクレーターが形成される。この成因の衝突物体がメテオロイドであるかデブリであるかは、クレーターの底に付着した残留物を分析したり、クレーターの形状から衝突速度を推定したりすることにより判断される」ともあり、区別できるようです。


●半端ない速度で飛行しているスペースデブリ

　上記の説明の中では、「衝突速度」という話が出てきました。スペースデブリの速度について、Wikipediaでは以下のような説明をしています。

"スペースデブリは、地表から300 - 450kmの低軌道では秒速で7 - 8km/s、36,000kmの静止軌道では秒速3km/sと非常に高速で移動している。さらに軌道傾斜角によっては相対的に秒速10km/s以上で衝突する場合もありえる"
(コメントでご指摘ありましたが、本来「秒速3km/s」といった書き方せず、「秒速3km」や「3km/s」などとします。引用部ですので書き換えていません。引用の際に間違いに気付かなかったことは申し訳ありません)

　このような速度ですので、当然ぶつかってしまうと大惨事。Wikipediaでは、以下のような説明もありました。

"運動エネルギーは速度の2乗に比例するため、スペースデブリの破壊力はすさまじく、直径が10cmほどあれば宇宙船は完全に破壊されてしまう。数cmでも致命的な損傷は免れない。さらに数mmのものであっても場合によっては宇宙船の任務遂行能力を奪う。5 - 10mmのデブリと衝突するのは大砲で撃たれるのと等しい"

　デブリの大きさによっては、次のような対策を取ることができます。

"(スペースデブリの監視のため)カタログ登録された直径10cm以上のデブリは軌道が判っているため、ニアミスの恐れがある場合は衛星の方が軌道を修正して回避することが可能であり、また1cm以下のデブリなら衛星の方にバンパーを設けることで衝突した時のダメージを軽減できる"

　ところが、"その中間の大きさのデブリへの有効な対処は難しい"ともありました。対策は完璧ではないのです。こういったスペースデブリの発生は、老朽化した人工衛星の迎撃実験を行った中国のものが有名でしょうが、それ以外の例もありましたので、興味あったところだけ後半に書きました。


●中国だけじゃなかった…スペースデブリ大量発生で事故の問題を起こしていた国

　前半で書いたように、スペースデブリを発生させたものとしては、中国のものが有名ですが、実は他の国でもやっています。アメリカなんかは特に数多く発生させていました。ただ、「他人は批判しておいて自分はやっているのかよ？」というのは早とちり。一応それなりの理由があるにはあります。

　スペースデブリ　Wikipediaによると、1984年1月、アメリカはF-15戦闘機から発射されたミサイルを目標衛星に命中させる衛星攻撃兵器の実験を行い、成功させました。ただ、これにより、破壊された衛星の破片が大量のデブリとなって残留するといった事態になります。大迷惑です。

　さらにこれより前の1963年には、アメリカ・マサチューセッツ工科大学のリンカーン研究所のプロジェクト・ウェストフォードと呼ばれる実験において、長さ2cmの銅製の針を高度3,500 - 3,800km、傾斜角87 - 96度の軌道に散布し、宇宙空間に人為的に電離層を作り出す実験が行われています。

　実験の目的自体は、ばらまいた針に電波を照射して反射させることによって長距離通信を目指すというもの。ただし、これは意図的なスペースデブリの散布と言えるものだったために、やはり大迷惑であることに変わりありません。散布された針は実に4億8千万個に及ぶというものすごいこととなったため、国際的な批判を浴びたそうです。


●当時も批判を浴びた実験だが「危険だとは知らなかった」と言い訳

　これらのアメリカの行為は、言い訳しようがないように見えます。ただ、アメリカにも言い分があります。「デブリの危険性が明らかになるにつれて自粛されるようになった」ということで、最近はやってないよ…といった説明。当時も批判を浴びたようなので、実際にはかなり問題は知られていたのでしょうが、「危険だとは知らなかった」という言い訳です。

　一方、危険性が明らかな最近になっていやってしまったというのが、冒頭にも書いた中国でした。2007年1月、中国は弾道ミサイルを使った老朽化した人工衛星の迎撃実験を決行。一時的に700個前後のデブリが発生したと見られています。

　これについて、NASAは「脅威ではない」としていました。実際には、そこまで大きな問題ではないようです。とはいえ、その一部が軌道上に残る可能性があると懸念を表明。また、国連では宇宙空間で人工衛星を破壊することを禁じる決議を採択することになりました。

　なお、衛星攻撃兵器　Wikipediaによると、この中国の実験を「デブリの危険性が認知されるようになって以降20年以上この種の破壊実験は行われていなかったが、この実験により多数のスペースデブリが発生した」と書いています。2007年より「20年以上」前ですので、最初に書いた1984年のアメリカの実験は最後の方だったのでしょう。


●その後もアメリカは人工衛星を破壊…中国との違いは？

　厳密に言えば、実はアメリカはこれより後の2008年にも人工衛星の破壊を行っています。ただ、安心してください、これもきちんとした理由がありました。元記事がわからないんですけど、「（共同）」とあるので共同通信か、それを元にした記事の写しだと思われる２３００個超の宇宙ごみ　中国の衛星破壊実験で米司令官が指摘　2008/03/06 01:07　china@liveというものがあります。

　内容自体は戦略軍宇宙統合機能部隊のシェルトン司令官（空軍中将）が、上院軍事委員会小委員会の公聴会に提出した書面証言で、中国の実験を「無責任」と批判しているというものです。この記事では先のNASAの「脅威ではない」という見解と異なり、他国の衛星に衝突する危険が指摘されているとありますが、中国批判をしたいという動機の政治的な主張のためか、後に危険性が見直されたためじゃないかなと思います。

　とりあえず、司令官は中国の実験で発生した宇宙ごみのうち、軌道を外れて大気圏に再突入したものはこれまで２５個のみで多くが宇宙空間にとどまって他国の衛星の障害になっているとこのときは主張していました。

　で、記事では、アメリカの話が最後にちょろっと出ていたのです。米軍が2008年2月、北太平洋上空で実施した洋上ミサイルによる偵察衛星破壊を行っています。このときにも「ごみの９９％以上が約３カ月以内に大気圏に再突入する」と述べ、問題は少ないと説明したそうです。これは米国の衛星破壊は中国の実験より高度が大気圏に近いため、宇宙ごみの大気圏再突入が早いとみられているためでした。


●人工衛星の破壊に納得できる理由は存在するのか？

　また、偵察衛星破壊にも理由がありました。【最新ハイテク講座】「人工衛星」はなぜ落ちてこないの？　ITライフハック　2008年03月08日09時00分によると、以下の通りです。

・人工衛星は制御不能になっており、落下の危険性がある。
・衛星の姿勢制御で使用している燃料の「ヒドラジン」は、毒性が強く、皮膚に接触すると腐食をもたらすので、人体に有害であり、衛星落下によるヒドラジンの被害を避ける目的がある。
・質量が大きい人工衛星の場合、完全に燃え尽きないで地表まで到達することがあり、過去に３トンの人工衛星を落下させた際に、かなりの破片が地上まで到達した。今回の衛星は10トンも質量があることを考えると、大気圏での完全焼却は不可能である。

　なお、ここで「人工衛星はなぜ落ちてこないの？」という話が出てきたので、本当は書くつもりはなかったのですが、続いてなぜ落下しない？人工衛星が地球に落ちてこない理由という話もやります。一方、今回一番書きたかった話は別であり、スペースデブリ問題は日本にチャンス？JAXAが除去用のロボット衛星を開発というものでした。


●NASAが無責任と批判！中国ロケットが大気圏再突入で地球に落下

2021/05/12：スペースデブリ問題というよりは、ロケット落下の危険性に関する話ですが、CNN.co.jp : 中国ロケットが大気圏再突入、モルディブ近くのインド洋に落下か(2021.05.09)というニュースが出ていました。中国が打ち上げた大型ロケット「長征５号Ｂ」の残骸の地球上への落下が懸念されていた問題で、中国の宇宙開発当局が大気圏に再突入したと発表しています。

＜再突入に伴い、ロケットの部品の大半は「破壊された」とも主張した。地球の落下地点については、インド洋の島国モルディブから西へ離れた北緯２．６５度、東経７２．４７度の場所と推定している＞

　衛星搭載などのロケットの残骸処理は一般的に、地球の洋上への落下を狙うため、より計算された方法で大気圏への再突入を試みるとのこと。これ以外にも、他のロケット残骸などが多く浮遊して周回している軌道に数十年あるいは数世紀にわたってとどめておくための処置を講じるということもあるそうです。

　米ハーバード大学の宇宙物理学者によると、長征５号Ｂの場合はこれらの作業の処理を低軌道で実施するよう設定されているせいで、残骸の落下時期や地点を正確に見極めるのが不可能となっており、問題視されたとのこと。別記事で、CNN.co.jp : 中国ロケットの再突入、ＮＡＳＡが「無責任」と非難　モルディブ近海落下というものも出ていました。こちらではスペースデブリ問題にも触れられています。

＜ＮＡＳＡのビル・ネルソン長官は声明の中で、「宇宙に進出する国家は、宇宙から再突入した物体が地上の人々や器物に及ぼすリスクを最小限に抑えなければならない」と述べ、「中国はそうした宇宙ごみに関する責任を果たしていない」と非難した＞

　数年前に読んだ専門家の記事によると、すでにその時点で中国の宇宙関連の技術は、かなりの分野ですでに日本の技術を上回っているとされており、中国の技術はたいへん高いようです。ただ、その高い技術が安全のために回されていない…という問題があるのかもしれません。


●国際宇宙ステーションに破片飛来、宇宙飛行士が避難して活動中止に

2021/11/21追記：最近でも人工衛星の破壊をやっているのはさすがに中国くらいしかいない…と思っていたらそうでもなかった模様。ロシアが人工衛星を破壊、なぜ「無謀で危険な行為」なのか | ナショナルジオグラフィック日本版サイト(2021.11.18)という記事が出ていました。タイトルからして、やむを得ずという話でもなさそうですね。

＜11月15日、国際宇宙ステーションに滞在していた7人の宇宙飛行士たちのもとへ、予期せぬ指示が舞い込んだ。破壊的な衝突に備えて、停泊中の宇宙船に避難せよというものだ。宇宙ステーションは間もなく、人工衛星の破片が散乱する雲の中を通る予定で、宇宙ステーション内にいる人間に深刻な脅威となる恐れがあるという。
　そこで、前週に到着したばかりだったNASAの4人の宇宙飛行士はスペースX社の宇宙船クルードラゴンのカプセルに、ロシア人宇宙飛行士2人ともう1人のNASA宇宙飛行士はソユーズ宇宙船にそれぞれ避難し、2時間待機した。それからおよそ90分後、宇宙ステーションが再び破片の雲を通過したために、乗組員は同じことを繰り返した。おかげで、NASAはいくつかの計画していた活動をキャンセルしなければならなかった＞

　上記のように宇宙ステーションでは、リスク回避による活動中止などの「被害」が実際に発生。また、米国務省はその後、破片の雲はロシアが衛星破壊ミサイル（ASAT）を使って自国の古い人工衛星を破壊したものであると発表しています。大量の宇宙ごみが発生し、宇宙ステーションや低軌道（高度2000キロ以下の軌道）にある他の人工衛星を危険にさらすことになりました。


●最近はさすがに中国しかやらない…と思いきや別の国も人工衛星破壊

　ワシントンDCにあるシンクタンク「戦略国際問題研究所」の航空宇宙安全保障プロジェクト副部長のケイトリン・ジョンソンさんは「彼らにその能力があることはわかっていましたが、まさか本当にやるとは」と驚いています。私も「宇宙ステーション」の話が出た時点でまさか！と思いました。というのも、宇宙ステーションにはロシアの宇宙飛行士がいたためです。

　リスクが生じることが予期できなかった事態というわけでもないようで、破壊された人工衛星の軌道は、国際宇宙ステーションの軌道と交差していたとされていました。まさか破壊するとは思わなかった！というのは、そういうことでしょう。リスクの大きさからすると、中国の人工衛星破壊の比ではないほど、やばい判断だったようにすら見えます。

　一方、ロシア国防省は声明で、実験を行ったことは認めたものの、宇宙ステーションへの脅威にはなっていないと主張。「実験のタイミングや軌道のパラメーターから、破片が宇宙ステーションや宇宙船、宇宙活動に脅威とならなかったこと、そしてこの先も脅威にはならないことを、米国は百も承知のはずだ」として、むしろアメリカを批判しています。

　ただ、前述の通り、ロシアの宇宙飛行士を含めて避難する事態になったというのが事実。また、事前にロシアは、プレセツク宇宙基地の上空を飛ばないようにとの航空情報を出しており、衛星破壊ミサイルの実験だった可能性があるみたいですね。プレセツク宇宙基地は、衛星破壊ミサイルなどの発射場として知られているそうです。

　また、今回の破壊のリスクの大きさもすごいですね。今まで軌道に追跡されている物体が2万個だったのに対して、今回の破壊では、追跡可能な大きさの破片だけで1500個以上があることがわかっています。ロシアの破壊だけで10％近い破片が一気に増えたという恐ろしい迷惑さ。それ以外にも数十万個の小さな破片が増えたそうで、これらも中国以上に迷惑だと考えられる結果です。


【本文中でリンクした投稿】
　　■なぜ落下しない？人工衛星が地球に落ちてこない理由
　　■スペースデブリ問題は日本にチャンス？JAXAが除去用のロボット衛星を開発

【関連投稿】
　　■月が地球から遠ざかる理由 逆に言えば昔はもっと近い距離にあった？
　　■飛行機からロケットを打ち上げる理由 低コスト・天候不問・飛ばしやすいとメリットだらけ
　　■ツングースカ大爆発とは
　　■科学・疑似科学についての投稿まとめ