レーザーほうき

レーザー ほうきは、宇宙機器への付随的損害を防ぐために人工衛星（国際宇宙ステーションなど）の進路から宇宙ゴミを掃き出す地上設置型のレーザービーム駆動推進システムとして提案されている。レーザーほうきはゴミの片側を加熱して軌道を変え、より早く大気圏に衝突する経路を変更する。宇宙研究者は、レーザーほうきがケスラー症候群（軌道上の物体間の衝突イベントの暴走カスケード）を軽減するのに役立つ可能性があると提案している。 ^[1]さらに、衛星や宇宙ステーションに搭載されたレーザーほうきシステムも提案されている。^[2]^[3]^[4]^[5]

機構

レーザーほうきは、直径1～10センチメートル（0.4～3.9インチ）の宇宙デブリを狙うために提案されている。これらの高速デブリとの衝突は、衛星に多大な損害を与えるだけでなく、衝突した衛星の部品から二次的に破片状のデブリも生じる。レーザーほうきは、高出力で使用して大気圏を貫通し、標的のデブリから物質を除去することを意図している。 ^[6]除去物質は小さな推力を与え、その軌道近地点を上層大気に向かって下げ、それによって抗力が増加し、残りの軌道寿命が短くなる。^[7]レーザーは、除去されたプラズマによるターゲットの自己遮蔽を回避するためにパルス形式で動作する。このコンセプトのレーザーの出力レベルは、より迅速に効果を発揮する対衛星兵器のコンセプトの出力レベルをはるかに下回っている。

この分野の研究では、宇宙デブリの向きとその結果生じるアブレーションされた物体の軌道に重要な関連性があることを指摘しながら、必要な正確な物理的制約が明らかになった。^{[8] [}^9]レーザーガイドスターと適応光学を使用することで、十分に大きな地上レーザー（1メガジュールパルスHFレーザー）は、合理的なコストで毎日数十個のデブリの軌道をオフセットすることができる。^[1]^[10]

歴史

スペースシャトルは飛行後の検査で「小さな」衝突の証拠を定期的に示していた。^[11]

オリオンは1990年代に提案された地上設置型レーザー衛星プロジェクトであり、費用は5億ドルと見積もられていた。^[12]^[13]^[14]

2003年には「オリオン計画」とも呼ばれる宇宙ベースのレーザーが国際宇宙ステーションに設置される予定だった。 ^[15]^[16] 2015年には日本の研究者らが、 2017年に国際宇宙ステーションに打ち上げられる予定の極限宇宙望遠鏡にレーザーほうき機能を追加することを提案した。 ^[17]^[18]^[19]^[5]

2014年、欧州のCLEANSPACEプロジェクトは、デブリ追跡・除去レーザーステーションの世界的な構造を研究した報告書を発表しました。^[20]^[21]

参考文献

^ ab クロード・フィップス博士 (2011). 「レーザーによる軌道上のデブリの除去」.宇宙研究の進歩. 49 (9): 1283–1300. arXiv : 1110.3835 . Bibcode :2012AdSpR..49.1283P. doi :10.1016/j.asr.2012.02.003. S2CID 118525979.
^ Shen, Shuangyan; Jin, Xing; Hao, Chang (2014年8月1日). 「宇宙ベースのレーザーシステムによる宇宙ゴミの除去」. Chinese Journal of Aeronautics . 27 (4): 805–811. doi : 10.1016/j.cja.2014.05.002 . ISSN 1000-9361.
^ Wen, Quan; Yang, Liwei; Zhao, Shanghong; Fang, Yingwu; Wang, Yi; Hou, Rui (2018年2月1日). 「宇宙ベースのレーザーステーションの軌道要素が小規模宇宙デブリ除去に与える影響」. Optik . 154 :83–92. Bibcode :2018Optik.154...83W. doi :10.1016/j.ijleo.2017.10.008. ISSN 0030-4026.
^ Lin; Singer (2018年2月15日). 「中国の宇宙レーザーは本物か?」.ポピュラーサイエンス. 2021年4月10日閲覧。
^ ab ダニエル・ベントン（2015年5月12日）。「レーザー砲で宇宙ゴミを一掃する狂気の計画」。Wired。ISSN 1059-1028 。2021年4月10日閲覧。
^ キャンベル、ジョナサン（2008年12月）。「宇宙でのレーザーの使用：レーザーによる軌道上デブリ除去と小惑星の偏向」（PDF）。アラバマ州マクスウェル空軍基地、空軍大学、空軍大学戦略技術センターの臨時論文。20。 2019年6月26日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
^ Ivan Bekey、「Project Orion: 地上ベースのセンサーとレーザーを使用した軌道上のデブリ除去」、 Wayback Machineで 2021-02-01 にアーカイブされました。、Second European Conference on Space Debris、1997 年、ESA-SP 393、699 ページ。
^ Scharring, Stefan; Wilken, Jascha; Eckel, Hans-Albert (2016年8月). 「レーザーによる不規則形状の宇宙デブリの除去」.光工学. 56 (1): 011007. doi : 10.1117/1.OE.56.1.011007 . ISSN 0091-3286.
^ ウィルズ、スチュワート（2016年8月4日）。「高エネルギーレーザーは宇宙ゴミを一掃できるか？」光学＆フォトニクスニュース。 2021年4月10日閲覧。
^ Adam Mann (2011). 「宇宙ゴミ危機：レーザーを導入する時が来た」Wired。2016年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月22日閲覧。
^ Weinstock, Maia (2000 年 9 月 5 日). 「軌道上のゴミが国際宇宙ステーションへの脅威を継続」. Space.com . 2000 年 11 月 21 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008 年2 月 3 日閲覧。
^ Phipps, CR; Albrecht, G.; Friedman, H.; Gavel, D.; George, EV; Murray, J.; Ho, C.; Priedhorsky, W.; Michaelis, MM; Reilly, JP (1996 年 3 月)。「ORION: 20 kW、530 nm、地球ベースの反復パルスレーザーを使用した地球近傍の宇宙デブリ除去」。レーザーおよび粒子ビーム。14 ( 1): 1–44。Bibcode :1996LPB....14....1P。doi : 10.1017/S0263034600009733。ISSN 1469-803X。
^ Ivan Bekey (1997年5月). 「Orion's Laser: Hunting Space Debris」. Aerospace America . AIAA . 2011年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年5月8日閲覧。
^ 「Satellite Smashers」。Air & Space Magazine。2008年3月1日。2012年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月18日閲覧。
^ AFP (2000年8月16日). 「NASA、レーザーブルームによる宇宙ゴミ除去に期待」www.spacedaily.com . 2021年4月10日閲覧。
^ 「『レーザーほうき』が宇宙ゴミを一掃する」CBCニュース、2000年8月18日。 2021年4月10日閲覧。
^ 「宇宙ゴミ除去に向けた青写真」理化学研究所2015年4月21日2021年4月10日閲覧。
^ 戎崎敏和;クイン、マーク N.和田聡；ピオトロフスキー、レッヒ・ヴィクトール。滝沢善之；カゾリーノ、マルコ。バーティナ、マリオ E.ゴロデツキー、フィリップ。パリゾ、エティエンヌ。田島俊樹；ソラール、レミ。ムルー、ジェラール（2015 年 7 月 1 日）「国際宇宙ステーションからのスペースデブリを修復するための実証設計」。アクタ・アストロノーティカ。112：102-113。Bibcode :2015AcAau.112..102E。土井：10.1016/j.actastro.2015.03.004。hdl : 2318/1578984。ISSN 0094-5765 – Elsevier Science Direct経由。
^ アッカーマン、エヴァン（2015年4月23日）。「ISSにレーザー砲を設置して宇宙ゴミを爆破する提案」IEEE Spectrum 。 2021年4月10日閲覧。
^ Esmiller, Bruno; Jacquelard, Christophe; Eckel, Hans-Albert; Wnuk, Edwin (2014 年 11 月 1 日). 「地上設置型レーザーによる宇宙デブリ除去: 欧州プロジェクト CLEANSPACE の主な結論」.応用光学. 53 (31): I45–I54. Bibcode :2014ApOpt..53I..45E. doi :10.1364/AO.53.000I45. ISSN 2155-3165. PMID 25402937.
^ 「レーザー照射と補完技術による小さな破片の除去」CORDIS - EU研究成果。

さらに読む

2000 地球軌道デブリ - NASA による衛星と宇宙船の影響に関する研究、 World Spaceflight News 発行、CD-ROM: 862 ページISBN 1-893472-28-0

外部リンク

レーザーほうきに関するBBCニュースの報道
宇宙ステーションにハイテクほうきABCが導入
NASAはレーザーブルームが宇宙ゴミの除去に役立つことを期待しているフランス通信社、 SpaceDaily経由の記事
軌道上のゴミが国際宇宙ステーションへの脅威に変わりない Space.com
シャトルが宇宙ゴミの箒をテストへニューサイエンティスト
SpaceViews 1997 年 7 月: 記事 ORION: 軌道上のデブリ問題の解決策 (Claude Phipps 著)
Wired 2011年10月号: 宇宙ゴミ危機: レーザーを導入する時が来た
パルスレーザーによる軌道上のゴミの除去

[Phtd2-1] クロード・フィップス博士 (2011). 「レーザーによる軌道上のデブリの除去」.宇宙研究の進歩. 49 (9): 1283–1300. arXiv : 1110.3835 . Bibcode :2012AdSpR..49.1283P. doi :10.1016/j.asr.2012.02.003. S2CID 118525979.

[7BFkR-2] Shen, Shuangyan; Jin, Xing; Hao, Chang (2014年8月1日). 「宇宙ベースのレーザーシステムによる宇宙ゴミの除去」. Chinese Journal of Aeronautics . 27 (4): 805–811. doi : 10.1016/j.cja.2014.05.002 . ISSN 1000-9361.

[w4XYT-3] Wen, Quan; Yang, Liwei; Zhao, Shanghong; Fang, Yingwu; Wang, Yi; Hou, Rui (2018年2月1日). 「宇宙ベースのレーザーステーションの軌道要素が小規模宇宙デブリ除去に与える影響」. Optik . 154 :83–92. Bibcode :2018Optik.154...83W. doi :10.1016/j.ijleo.2017.10.008. ISSN 0030-4026.

[DUUkb-4] Lin; Singer (2018年2月15日). 「中国の宇宙レーザーは本物か?」.ポピュラーサイエンス. 2021年4月10日閲覧。

[JkyEc-5] ダニエル・ベントン（2015年5月12日）。「レーザー砲で宇宙ゴミを一掃する狂気の計画」。Wired。ISSN 1059-1028 。2021年4月10日閲覧。

[dFnVt-6] キャンベル、ジョナサン（2008年12月）。「宇宙でのレーザーの使用：レーザーによる軌道上デブリ除去と小惑星の偏向」（PDF）。アラバマ州マクスウェル空軍基地、空軍大学、空軍大学戦略技術センターの臨時論文。20。 2019年6月26日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。

[8Nzfj-7] Ivan Bekey、「Project Orion: 地上ベースのセンサーとレーザーを使用した軌道上のデブリ除去」、 Wayback Machineで 2021-02-01 にアーカイブされました。、Second European Conference on Space Debris、1997 年、ESA-SP 393、699 ページ。

[4txMj-8] Scharring, Stefan; Wilken, Jascha; Eckel, Hans-Albert (2016年8月). 「レーザーによる不規則形状の宇宙デブリの除去」.光工学. 56 (1): 011007. doi : 10.1117/1.OE.56.1.011007 . ISSN 0091-3286.

[y8GtT-9] ウィルズ、スチュワート（2016年8月4日）。「高エネルギーレーザーは宇宙ゴミを一掃できるか？」光学＆フォトニクスニュース。 2021年4月10日閲覧。

[Xu2AM-10] Adam Mann (2011). 「宇宙ゴミ危機：レーザーを導入する時が来た」Wired。2016年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月22日閲覧。

[ZwSCM-11] Weinstock, Maia (2000 年 9 月 5 日). 「軌道上のゴミが国際宇宙ステーションへの脅威を継続」. Space.com . 2000 年 11 月 21 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008 年2 月 3 日閲覧。

[ijccE-12] Phipps, CR; Albrecht, G.; Friedman, H.; Gavel, D.; George, EV; Murray, J.; Ho, C.; Priedhorsky, W.; Michaelis, MM; Reilly, JP (1996 年 3 月)。「ORION: 20 kW、530 nm、地球ベースの反復パルスレーザーを使用した地球近傍の宇宙デブリ除去」。レーザーおよび粒子ビーム。14 ( 1): 1–44。Bibcode :1996LPB....14....1P。doi : 10.1017/S0263034600009733。ISSN 1469-803X。

[wVyXP-13] Ivan Bekey (1997年5月). 「Orion's Laser: Hunting Space Debris」. Aerospace America . AIAA . 2011年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年5月8日閲覧。

[uXqWQ-14] 「Satellite Smashers」。Air & Space Magazine。2008年3月1日。2012年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月18日閲覧。

[XEI2N-15] AFP (2000年8月16日). 「NASA、レーザーブルームによる宇宙ゴミ除去に期待」www.spacedaily.com . 2021年4月10日閲覧。

[dbk3M-16] 「『レーザーほうき』が宇宙ゴミを一掃する」CBCニュース、2000年8月18日。 2021年4月10日閲覧。

[QPf82-17] 「宇宙ゴミ除去に向けた青写真」理化学研究所2015年4月21日2021年4月10日閲覧。

[jQLtb-18] 戎崎敏和;クイン、マーク N.和田聡；ピオトロフスキー、レッヒ・ヴィクトール。滝沢善之；カゾリーノ、マルコ。バーティナ、マリオ E.ゴロデツキー、フィリップ。パリゾ、エティエンヌ。田島俊樹；ソラール、レミ。ムルー、ジェラール（2015 年 7 月 1 日）「国際宇宙ステーションからのスペースデブリを修復するための実証設計」。アクタ・アストロノーティカ。112：102-113。Bibcode :2015AcAau.112..102E。土井：10.1016/j.actastro.2015.03.004。hdl : 2318/1578984。ISSN 0094-5765 – Elsevier Science Direct経由。

[BajWL-19] アッカーマン、エヴァン（2015年4月23日）。「ISSにレーザー砲を設置して宇宙ゴミを爆破する提案」IEEE Spectrum 。 2021年4月10日閲覧。

[DEpka-20] Esmiller, Bruno; Jacquelard, Christophe; Eckel, Hans-Albert; Wnuk, Edwin (2014 年 11 月 1 日). 「地上設置型レーザーによる宇宙デブリ除去: 欧州プロジェクト CLEANSPACE の主な結論」.応用光学. 53 (31): I45–I54. Bibcode :2014ApOpt..53I..45E. doi :10.1364/AO.53.000I45. ISSN 2155-3165. PMID 25402937.

[hpYQO-21] 「レーザー照射と補完技術による小さな破片の除去」CORDIS - EU研究成果。