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高強度レーザーによるスペースデブリ除去技術

理化学研究所(理研),光量子工学研究領域光量子技術基盤開発グループ,EUSOチーム,エコール・ポリテクニーク,原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学(フランス),トリノ大学(イタリア),カリフォルニア大学アーバイン校(米国)の共同研究グループは,スペースデブリ(宇宙ゴミ)の除去技術を考案したと発表した。

スペースデブリは,地球衛星軌道を周回する不要な人工物体であるが,2000~2014年の間にその量は約2倍に増えているとされ,宇宙開発における大きな障害になっている。事故や故障で制御不能になった人工衛星,ロケット本体や部品から,スペースデブリ同士の衝突で生まれた微細なものまで,約3000トンのスペースデブリが宇宙を漂っており,それらが互いに異なる軌道をとるため,回収が難しいとされていた。

今回,共同研究グループは,軌道上から高強度レーザーをスペースデブリに照射し,その結果生ずるプラズマの反力を使って減速させ,地球大気に再突入させて除去することが可能であることを示した。ファイバーレーザーを並列に用いれば,高強度・高効率・高頻度のパルスレーザーシステムを宇宙機に搭載できる。また,EUSO型超広角望遠鏡を使って,近づいてくるスペースデブリを検出し,その軌道を決定するという,cmサイズのスペースデブリを地球周回軌道から除去する実現可能な方法を考案した。

今後,国際宇宙ステーションなどを活用して段階的に技術実証し,最終的には,地球観測のための人工衛星が密集する,高度約700~900~の極軌道付近に,スペースデブリ除去専用の宇宙機を打ち上げることを提案している。宇宙機に口径2.5mのEUSO型望遠鏡と平均出力500kWのレーザーを搭載すれば,数分に1回,近づいてくるスペースデブリを約100~の距離で検出し,その運動方向からレーザービームを照射してその反力で再突入に導くことが理論的には可能であり,この宇宙機を5年程度運用すれば,cmサイズのスペースデブリの大部分は除去ができると考えられている。

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