宇宙環境

宇宙環境は、宇宙飛行士、航空宇宙工学、宇宙物理学の一分野であり、宇宙船の設計と運用に影響を与える宇宙に存在する条件を理解し、対処することを目指しています。関連する主題である宇宙天気は、宇宙船に影響を与える可能性のある太陽地球システムの動的プロセスを扱っていますが、大気、電離層、地磁気にも影響を与え、人間の技術に他のさまざまな影響を及ぼします。

宇宙船への影響は、放射線、宇宙ゴミや隕石の衝突、上層大気の抗力、宇宙船の静電気の帯電などから生じる可能性があります。さまざまな緩和戦略が採用されてきました。

宇宙の放射線は通常、主に次の 3 つの発生源から発生します。

1. ヴァン・アレン放射線帯
2. 太陽陽子イベントと太陽高エネルギー粒子
3. 銀河宇宙線。

長期ミッションの場合、高線量の放射線により電子部品や太陽電池が損傷する恐れがあります。また、シングル イベントアップセットなどの放射線誘発性の「シングル イベント効果」も大きな懸念事項です。有人ミッションでは通常、放射線帯を避けており、国際宇宙ステーションは放射線帯の最も深刻な地域よりもかなり低い高度にあります。太陽のエ​​ネルギー イベント (太陽フレアやコロナ質量放出) が発生すると、粒子が非常に高いエネルギーに加速され、30 分ほどで地球に到達することがあります (通常は数時間かかります)。これらの粒子は主に陽子とより重いイオンで、放射線による損傷、論理回路の破壊、さらには宇宙飛行士への危険を引き起こす可能性があります。月に戻る、または火星に旅行する有人ミッションでは、低レベルの背景宇宙線による線量への重要な寄与に加えて、太陽粒子イベントが放射線の安全性にもたらす大きな問題に対処する必要があります。地球近傍軌道では、地球の地磁気が宇宙船をこれらの危険の大部分から保護します。このプロセスは地磁気シールドと呼ばれます。

スペースデブリや流星体は高速で宇宙船に衝突し、機械的または電気的損傷を引き起こす可能性があります。スペースデブリの平均速度は10 km/s（22,000 mph、36,000 km/h）^[1]ですが、流星体の平均速度ははるかに高速です。たとえば、ペルセウス座流星群に関連する流星体は、平均速度58 km/s（130,000 mph、210,000 km/h）で移動します。^[2]デブリの衝突による機械的損傷は、5年7ヶ月のミッションを通じて20,000回を超える衝突が記録されたLDEF などの宇宙ミッションを通じて研究されてきました。 ^[3] 衝突イベントに関連する電気的異常には、1993年のペルセウス座流星群中に姿勢制御を失ったESAのオリンパス宇宙船が含まれます。^[4] 同様の現象は、2009年のペルセウス座流星群の際にランドサット5号宇宙船^{[5]でも発生しました。 [6]}

宇宙船の静電気帯電は、地球の周囲の高温プラズマ環境によって発生します。静止軌道領域で発生するプラズマは、太陽風の乱れによって発生する地磁気サブストーム中に加熱されます。「高温」電子 (キロ電子ボルト範囲のエネルギー) が宇宙船の表面に集まり、キロボルト単位の静電ポテンシャルを形成することがあります。その結果、放電が発生し、多くの宇宙船の異常の原因となることが知られています。

科学者やエンジニアが考案した解決策には、宇宙船のシールド、電子システムの特別な「強化」、さまざまな衝突検出システムなどが含まれますが、これらに限定されません。宇宙船の設計中の影響の評価には、放射線帯モデル、宇宙船とプラズマの相互作用モデル、大気モデルなど、さまざまな環境モデルの適用が含まれ、低軌道や再突入時に発生する抗力効果を予測します。

この分野は、通常は応用に重点が置かれているものの、天体物理学、大気科学、宇宙物理学、地球物理学の分野と重複することが多い。

米国政府はコロラド州ボルダーに宇宙天気予報センターを設置しています。宇宙天気予報センター (SWPC) はアメリカ海洋大気庁( NOAA )の一部です。SWPC はアメリカ国立気象局(NWS) の国立環境予報センター(NCEP)の 1 つです。

宇宙法における環境法は検討されているが確立されていない。^{[7]しかし、}宇宙ゴミの増加に伴い問題となっている。^[8]

宇宙環境保護主義は、宇宙には規制や保護の必要性がないわけではないという主張であり、モリバ・ジャー^[9]など、ますます多くの学者の注目を集めています。^[10]

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