1 億 7,000 万個の宇宙ゴミをどうやって片付けるのですか?

NASAは3月、スペースデブリに関する最も包括的な財務分析を発表した。 この報告書は、地球周回軌道上で最も急速に増大する危険の一つと戦うためのさまざまな手段の経済的コストと利益を初めて明らかにしている。

宇宙経済は莫大ですが、その最大の課題の 1 つは小さなものです。スペースデブリです。ニッケルサイズの物体との衝突でも、壊滅的な損傷を引き起こす可能性があります。 現在、歴史上のどの時点よりも多くの物体が軌道上に投入されています。 これにより、衛星と既存のデブリとが衝突する可能性が高まります。 がれきの管理と軽減には、立法/規制による取り組みから技術的な取り組みまで、さまざまなアプローチが行われてきました。

宇宙での活動の増加に伴い、宇宙で最もアクセス可能な領域である地球低軌道 (LEO) に対するデブリの脅威が増大しています。 軌道上には 1 億 7,000 万個ものデブリが存在する可能性があり、その大部分は現在の技術の限界により追跡するには小さすぎますが、危険であることには変わりありません。 私たちが追跡できる 55,000 個のデブリのうち、使用済みロケット ブースター、稼働中の衛星、使用不能になった衛星など 27,000 個以上の物体が、国防総省の世界規模の宇宙監視ネットワーク (SSN) によって監視されています。

LEO では物体の移動速度が速いため (時速約 17,000 マイル)、たとえピンポン球のような小さな物体の衝撃であっても、重大な損傷を引き起こしたり、既存のインフラを完全に粉砕したりして、追跡可能で検出可能なサイズの破片がさらに発生する可能性があります。 先月、国際宇宙ステーションは衝突を回避するための操作を二度実施しなければならなかった。 LEOの当面の混雑に加えて、現在のデブリが軌道上のジャンクの成長と自己複製のカスケードを生み出すケスラー症候群のリスクも高まっています。 政治指導者らも注意を払い始めており、この問題に関する議会指導者の一人であるジョン・ヒッケンルーパー上院議員（民主党、コロラド州）は、「すでに軌道上にあるデブリの脅威のため、将来のデブリの増加を単に防ぐだけでは不十分である」と述べた。十分。"

デブリを制限するための技術的取り組みには、再利用可能なロケットや操縦可能な衛星の作成などが含まれます。 特定の衛星は、衛星オペレータ、つまり衛星を管理する個人または団体を通じて位置を調整できます。 たとえば、国際宇宙ステーションは、デブリを回避するために、いわゆる軌道上操縦を実行しました。 清掃のニーズを満たすために、産業界は地上レーザーナッジ、宇宙タグボート、宇宙レーザーなどのデブリ清掃技術を開発してきました。 新興商業宇宙産業の急速な成長に政策が追いついていない。 コストが不確実であるため、産業界は新しいテクノロジーを使用し、効果的に導入することにも躊躇しています。

宇宙空間の物体の数に関する確実なデータは入手可能であるにもかかわらず、デブリの除去（修復）方法に関する包括的な費用対効果の分析はこれまで存在しませんでした。 この新しい NASA 分析は、技術コストとコストを回収するまでの時間を提供し、業界に新しい技術を効果的に導入する方法についてのより良いアイデアを提供します。

この報告書を作成するために、NASA の科学者たちは、スペースデブリが衛星運用者に課す経済的リスクを、除去に費やされるコストと一致するまでにかかる時間と使用される除去方法に基づいて特定するモデルを作成しました。 次に科学者たちは、このモデルを 2 つのシナリオに適用しました。1 つは大きなデブリの分解と除去を優先すること (別名、宇宙で最も大きく最も懸念される天体上位 50 個を除去すること) と、小さなデブリの除去を目標とする (1 ～ 10 cm から 100,000 個のデブリを除去する) です。サイズ）。

調査結果 1. オペレーターのリスクを軽減するには、小さな破片は取り除き、大きな破片は衝突を防ぐために押し当てる必要があります。

最初は費用がかかりますが、小さな破片を除去すると、10 年以内に純利益が得られます。

初期投資が早く回収でき、効果も大きい。

初期投資が早く回収でき、効果も大きい。

NASA のモデルは、追跡不可能なデブリの除去作業が即効性をもたらす可能性があることを示しています。 追跡可能な瓦礫の場合、初期費用を補うのにわずか 3 ～ 4 年しかかかりません。

調査結果 2. 宇宙船のオペレーターは、制御された再突入と制御されていない再突入を使用してデブリを除去する再利用可能な技術を使用して、初期の初期費用を迅速に回収できます。

大きなオブジェクトの削除に関連する利点は、修復された後、年々増大します。

宇宙に存在する最大の 50 個の物体については、特に再利用可能な車両を使用した場合、制御された再突入を使用して効果的に除去でき、コストは約 30 年で回収されます。

調査結果 3. スペースデブリのリサイクルは、他のデブリ除去方法に比べて、圧倒的に明確で十分な経済的利益をもたらしません。

スペースデブリのリサイクルには潜在的な経済的および気候的利点がありますが、宇宙でリサイクルすると、大気圏再突入時に燃えて有害な化学物質が高層大気中に放出されるリスクが軽減され、大気上層に残るデブリの量が制限されます。

がれきリサイクル施設への投資には多額の初期費用がかかり、今後 10 年以内にそのような施設の市場が出現するという保証はありません。 このため、リサイクルの価値の予測が不確実になります。 しかし、報告書は、がれきのリサイクルが、がれ​​き管理の長期的な取り組みに対する潜在的な解決策であることを示しています。 これは、宇宙での工場と公共事業サービスが関与し、サービス、組み立て、製造をカバーする実践である宇宙内製造および組立 (ISAM) を通じて行うことができます。 これらの施設は、数十億ドル相当のスペースデブリを収集してリサイクルするために使用でき、既存のデブリを使用して宇宙インフラを処理、リサイクル、構築、燃料補給する「循環型宇宙経済」の構築に役立ちます。

私たちは、スペースデブリに対処するためにすでに提供されているアイデアを持っています。 Day One プロジェクトの貢献者であるリンジー・グレイ氏は、スペースデブリ修復のための 5 つの政策ソリューションについて概説しました。 以下で最も関連性の高い 3 つを強調表示します。

推奨事項 1. NASA の軌道デブリ計画局 (ODPO) は、国防総省の宇宙監視ネットワークと連携して、迅速な除去のために LEO 内の大量のスペースデブリの優先リストを作成する必要があります。

これは好調なスタートだ。 衝突による大きなデブリ（10 cmを超える）のリストを作成し、地上レーザーを使用して、機能していない衛星、使用済みロケットステージ、その他の大きなデブリなどの大きなデブリを優先的に突くことにより、より少ないコストで大きな効果が得られます。 さらに、NASAは追跡不可能な破片やその他の小さな破片の破壊を優先する必要があります。

彼らの報告書によると、より小さな瓦礫を修復することは、より早く結果を示すだけでなく、より軽い経済的効果をもたらすことがわかりました。 瓦礫のサイズと影響の調査は、より小さな瓦礫の除去と並行して行うことができ、影響を最大化できます。

提言 2. 宇宙軍は商務省 (DOC) と協力して、毎年一定数の大型デブリの除去および/またはリサイクルに資金を提供し、それによってスペースデブリ除去の信頼できる市場を創設すべきである。

私たちは、誕生したばかりの宇宙軍と商務省が、より大きなデブリの除去とリサイクルのための技術的解決策に資金を提供することを推奨します。 そもそもスペースデブリ問題に取り組もうとするなら、資金が必要です。 大きな瓦礫の量はすでに広範囲にわたってカタログ化されています。 これは、推奨事項 1 の大型瓦礫の追跡可能なリストが完成することで実行可能になります。

NASAの報告書は、新興宇宙産業が効果を最大化するためにデブリ除去ツールやインフラへの投資を開始できるようにするためのコスト情報を提供している。 NASA は、瓦礫をリサイクルするための初期費用と維持費、および大きな瓦礫を除去するための費用の予測を述べています。 ナッジによってより多くのお金を節約でき、衝突を有意義に防止できるため、リサイクルのための ISAM 機能を開発する余地が生まれます。

提言 3. NOAA の宇宙通商局は、宇宙軍および NASA の ODPO と協力して、リスク、費用対効果の分析、軌道上デブリの除去とリサイクルの経済性を概説する年次研究報告書を共同で発行すべきである。

定期的に費用対効果を分析することは、企業が自社のリサイクルやスペースデブリ浄化の取り組みの範囲を評価するのに役立ちます。 NASA の費用便益分析は、この推奨事項の意図と一致しています。 NASA のレポートは、将来の定期的な分析のための優れた基盤としても機能します。

スペースデブリがなくなることはありませんが、それがもたらす脅威を最小限に抑えることはできます。

NASAの報告書は、ただちに行動を起こせば経済的なデメリットは最小限に抑えられ、数年以内に瓦礫除去に大きな効果が得られることを示している。 地上および宇宙レーザーナッジなどの技術は、現在使用されている他のデブリ軽減方法に代わる低コストの代替手段を提供します。 このレポートはまた、スペースデブリの浄化に関連する実際の経済的コストについての業界の理解を洞察します。 これにより、イノベーションが促進され、がれきの管理と清掃のためのさらに費用対効果の高い技術が生み出される可能性があります。 スペースデブリ問題にも早急に対処する必要がある。既存の米国政府および商業インフラ（国際宇宙ステーション、商業インターネットおよび科学衛星）が危険にさらされている。 スペースデブリへの対処が早ければ早いほど、今後数十年間でより多くの宇宙革新と発明が見られることになります。

地球の外周軌道の持続可能性と安全性、そして将来の打ち上げミッションの成功は、60 年分に相当する蓄積された宇宙ゴミの除去にかかっています。

宇宙探査における米国のリーダーシップは、宇宙での活動に対する根本的に異なるアプローチを通じて大きく加速する可能性がある。

宇宙は、海洋の「プラスチックの漂流島」に相当する事態が発生する危険にさらされている。