小惑星レーザーアブレーション

小惑星レーザーアブレーションは、小惑星の軌道を変えるためにレーザーアレイを使用する、小惑星の軌道を逸らすための提案された方法です。レーザーアブレーションは、物質を加熱して、昇華（固体から気体）または蒸発（液体から気体）のいずれかによってガス状物質を放出できるようにすることで機能します。ほとんどの小惑星では、このプロセスは2,700〜3,000 K（2,430〜2,730 °C、4,400〜4,940 °F）の温度範囲で発生します。放出された物質は推力を生み出し、長期間にわたって小惑星の軌道を変えることができます。 ^[1]小規模な概念実証として、フィリップ・ルービン博士が率いるカリフォルニア大学サンタバーバラ校実験宇宙論研究所の研究者であるトラビス・ブラッシャーズ氏は、レーザーアブレーションによって小惑星の回転を止めたり、回転を強めたりできることをすでに実験的に検証しています。^[2]

現代人、つまりホモ・サピエンスは、およそ20万年前から存在しています。比較すると、恐竜はチクシュカルブ小惑星によって絶滅するまで、地球上で1億年以上生き延びてい ました。小惑星は、地球上のすべての主要都市、さらには人類全体にも深刻な脅威をもたらす可能性があります。^{[3] [信頼できない情報源? ]}

2013年2月、チェリャビンスク隕石がロシア西部上空30キロメートルで爆発した。重さ約6.8キロトン（15 × 10 ⁶ ポンド）の隕石は、推定速度18キロメートル/秒（40,000マイル/時）で移動し、20度の角度で大気圏に突入した。^[4]爆発の威力は広島に投下された原爆の20～30倍で、衝撃波で地上の窓が割れ、約1,500人が負傷した。隕石の角度が比較的浅かったため、地球の大気圏の高いところで爆発した。しかし、隕石が地表に到達したり、大気圏のより低いところで爆発していたら、悲惨な結果になっていたかもしれない。 ^

NASAは地球近傍天体（NEO）の探知に努めてきたが、チェリャビンスク隕石は探知されなかった。近年、NASAは欧州宇宙機関と提携し、地球の軌道を横切る可能性のあるすべてのNEOを追跡する取り組みを強化している。^[5] NASAのウェブサイトには、衝突の危険性がある既知のNEOのリストが公開されている。^[6]しかし、リストは不完全であり、差し迫った衝突が発生した場合にどうすればよいかという疑問は未解決のままである。

レーザーアブレーションは、小惑星を小さな破片に分解することなく方向転換できるため、有望な方法です。破片はそれぞれ地球に脅威を与える可能性があります。核衝突装置も小惑星の方向転換方法として提案されていますが、政治的および技術的な理由からレーザーアブレーションほど有望ではありません。

• 小惑星を爆破すると、複数の小さな小惑星の破片が生成され、それぞれが大きな小惑星と同じ破壊力を持つ可能性があります。^{[疑わしい–議論する]}
• 原子爆弾を地球の大気圏上空で爆発させると、予期せぬ影響が生じる可能性がある。^{[疑わしい–議論する]}
• 宇宙条約は、1967 年に調印された冷戦時代の条約で、大量破壊兵器^{[関連? ]}を宇宙に配置することを禁止しています。この条約は、事実上^{[引用が必要]、}あらゆる研究グループが核衝突法を実験的に検証することを阻止しています。^{[疑わしい–議論する]}

レーザーアブレーションは、小惑星を偏向させる方法としてすでに研究室で実験的にテストされており、国際宇宙ステーション（ISS）や低地球軌道でテストを開始する計画がある。

短時間作用型レーザーアブレーションは、小惑星スタンドオフ核爆発装置の爆発時に放出される強力な熱X線パルスの有効性を検証および調査するために使用されます。この目的のための調査は、サンディア国立研究所によって提供された調整されたレーザーパルスに一般的な隕石の破片をさらすことによって2015年に実施されました。^[7]

1. レーザーアレイは目標の小惑星に焦点を合わせます。
2. レーザーは小惑星の表面を3,000 K（2,730 °C、4,940 °F）という非常に高い温度まで加熱します。^[1]
3. 小惑星の表面の物質は蒸発し、小惑星から放出されます。
4. ニュートンの第 3 法則は、いかなる作用にも等しく反対の反作用があると述べています。物質がガスになると小惑星から押し出され、ニュートンの第 3 法則により、推力と呼ばれる等しい力で小惑星を押し返します。
5. ニュートンの第二法則によれば、力は質量と加速度の積に等しい、つまり F=ma です。小惑星の推力は小惑星の質量に比べればごくわずかですが、ニュートンの第二法則によれば、それでも若干の加速度が生じます。
6. 時間が経つにつれて、小惑星の小さな加速によって軌道が大きく変わります。小惑星が地球に衝突する軌道から外れると、レーザーは取り外すことができます。
7. レーザーアブレーションによる小惑星の軌道変更には、さまざまな要因にもよりますが、1年から10年かかる可能性があります。^[8]

提案されている小惑星レーザーアブレーションシステムには、スタンドオンシステムとスタンドオフシステムの2種類があります。主な違いは、使用されるレーザーアレイのサイズと位置です。^{[1] [8]}

スタンドオフシステムは、地球または月を周回する大型レーザーアレイです。ISSとほぼ同じサイズから10倍ほどの大きさまであります。このシステムは、直径数百キロメートルにもなる最大の小惑星でさえも逸らすことができます。^[9]また、理想的には、必要に応じて複数の小惑星を同時にターゲットにすることもできます。このシステムは、さまざまな脅威に対して最も効果的ですが、そのサイズとコストを考えると、近い将来には非現実的な選択肢となります。この種のシステムの実装には、複数の政府および機関の協力と連携が必要になる可能性があります。^[8]

レーザーの強度が高ければ高いほど、小惑星に強い推進力を与えることができる。カリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究者は、異なる強度のレーザーを使用して、中程度の大きさの小惑星の軌道を変えるのにかかる時間を実験的にシミュレートした。テストされた最も強力なレーザーでは、小惑星を地球から安全な距離に軌道を変えるのに理論上1年もかからないが、最も弱いレーザーでは最大10年かかる可能性がある。^[8]

• 弱いレーザーの利点は、電力供給に必要なエネルギーが少なく、結果として高出力レーザーよりもコストが低くなることです。
• 強力なレーザーの利点は、何年も前に衝突を予測する能力に依存しないことです。小惑星を追跡するのは難しく、衝突を予測するのはさらに困難です。強力なレーザーは、より強力な保護を保証します。

最適なレーザー強度を選択するには、コスト、エネルギー使用量、および必要な保護レベルのバランスを取る必要があります。

通常、このようなシステムには大量の電力が必要です。宇宙ベースのシステムの場合、何らかの形の原子力、または宇宙太陽光発電衛星からの電力が必要になる場合があります。宇宙太陽光発電の支持者の多くは、このようなインフラストラクチャの利点の 1 つとして、小惑星採掘による採掘やレーザー帆による恒星間推進のために小惑星や彗星の軌道を変更できることを考えています。