彗星による地球破壊を阻止するには核融合ロケットが必要かもしれない 彗星による地球破壊を阻止するには核融合ロケットが必要かもしれない

彗星による地球破壊を阻止するには核融合ロケットが必要かもしれない

彗星による地球破壊を阻止するには核融合ロケットが必要かもしれない

1994年、グレン・ワーデンはシューメーカー・レヴィ第9彗星の巨大な破片が木星に衝突し、地球から見えるほどの爆発を起こすのを観測した。「もし地球に衝突していたら、私たちは今日ここに立っていなかったでしょう」とワーデンはMITでの最近の講演で述べた。

ワーデン氏はロスアラモス国立研究所の核融合研究者であり、夜はアマチュア天文学者でもある。

彗星が木星に衝突
1994年、シューメーカー・レヴィ第9彗星の巨大な破片が木星に衝突し、明るい爆発を引き起こした。地球にこのような衝突が起きていたら、壊滅的な被害をもたらしただろう。NASA

文明を滅ぼすほどの巨大な隕石が地球に衝突するリスクは非常に低いものの、その脅威は常に存在します(恐竜に聞いてみてください)。そして、ワーデン氏によると、それを阻止できる方法はただ一つ、核融合ロケットしかないかもしれません。そのような技術の実現には数十年かかるでしょうが、ワーデン氏は、その実現に向けて早急に投資する必要があると主張しています。

「このアイデアは『突飛』ですが、同時に非常に論理的です」と彼は言います。「大きな問題に直面しているときは、大きな答えが必要です。」

彗星の問題

科学者たちは宇宙岩石の進路を阻止する様々な方法を考案してきました。例えば、トラクタービームやイオンパルスを使って、岩石を軌道からそっとそっと押しのけるといった方法です。しかし残念ながら、これらの方法は彗星の進路を逸らすには遅すぎるかもしれません。

地球に衝突する小惑星
非常に大きな宇宙の岩石が地球に衝突するのは極めて稀です。数キロメートル規模の岩石の場合、約50万年に一度程度ですが、実際には起こり得ます。次の衝突は、地球から2年以内に観測できるかもしれません。NASA

彗星はほとんど前兆もなくやってくることがあります。小惑星の2倍の速さで移動し、軌道も非常に遠くまで届くため、地球に近づくのは10万年か100万年か、それ以下の頻度です。多くの彗星はまだ発見されていません。また、彗星は色が濃いことが多いため、天文学者は太陽の熱で加熱され始めて初めて発見できます。これは、彗星が木星とほぼ同じ距離まで来たときに起こります。

この距離から、もし巨大な彗星が地球に向かって突進してきたら、人類がそれを撃退するには6ヶ月から18ヶ月ほどの猶予があるでしょう。トラクタービームやイオンパルスで進路を変えるには、到底足りません。

たとえロケットが彗星がまだ木星の近くにある時に衝突したとしても、地球と月の間の距離の半分以下で地球を逃すことになります。もしより遅いロケットを使い、ずっと遅く彗星に衝突した場合(今日のロケットは約3000万マイル離れたところで彗星を捉えます)、破滅的な衝突を防ぐのに十分な距離まで彗星を逸らすことはできません。

致命的な彗星を逸らす方法

ワーデン氏の提案は、核融合ロケットを使って、接近する彗星に核爆弾を運ぶというものだ。

ステップ1:核融合ロケットを発明する

言うほど簡単ではありませんし、実際簡単そうにも聞こえません。しかし、ワーデン氏によると、接近する彗星に間に合うためには、現在のロケットの20~40倍の速度のロケットが必要になり、そのような速度を実現するには核融合が必要だと彼は言います。

科学者たちは数十年にわたり、核融合ロケットの開発について議論してきました。主に太陽系探査や他の恒星系への旅を迅速に行う手段として考えられてきました。しかし、そのようなロケットの真のニーズがなかったため、この構想は頓挫しました。また、核融合は難しいという問題もあります。

「大きな問題に直面したとき、大きな答えが必要になります。」

核融合は、2つの原子核(通常は水素原子)が衝突して融合することで起こります。その過程で膨大なエネルギーが放出され、それが他の原子核をも融合させてさらにエネルギーを放出するという連鎖反応を引き起こします。このタイプの核エネルギーはクリーンで、実質的に無限のエネルギーとなります。

最大の課題は、膨大な量の熱を必要とする反応を開始させること、そして反応から得られるエネルギーよりも多くのエネルギーを投入することなく反応を封じ込めることです。国立点火施設(National Ignition Facility)や国際的な核融合実験炉(ITER)プロジェクトをはじめとする様々な機関が、この実現に取り組んでいますが、核融合における大きなブレークスルーにはまだ数十年かかるかもしれません。そして、それが実現したとしても、ロケットに搭載できるほど小型の核融合炉を作る方法を見つけ出さなければなりません。

ITER核融合炉
ITER

ワーデン氏は、彗星の危険性に注目を集めることで、研究分野にさらなる緊急性がもたらされることを期待している。確かに、彼自身の核融合研究も、結果としてもたらされるであろう資金の流入から恩恵を受けるだろう。

『ポピュラーサイエンス』誌はNASAの科学者に核融合ロケットの実現可能性と必要性​​についてコメントするよう求めたが、私たちの試みは広報室によって拒否された。

ステップ2:核爆発で彗星の表面を燃やす

巨大で高速移動する宇宙岩石が突如地球に向かっているのが発見されると、科学者たちはそれを阻止するために爆発物を爆発させる必要があることに同意する。

しかし、映画『アルマゲドン』とは異なり、彼らは爆発物を使って岩石自体を爆破するわけではない。代わりに、爆弾は彗星から約800メートル離れた地点で爆発する。これは彗星を加熱し、表面の物質を蒸発させるのに十分な距離だ。この質量放出は、彗星をロケットのように変形させる。彗星の速度を変え、太陽を周回する軌道を変え、地球との衝突コースから外れる可能性がある。

ワーデン氏は、爆発によって彗星の速度が毎秒約10メートル低下すると推定している。大したことではないように思えるかもしれないが、もし爆発が地球到着予定日の3~6か月前に起きたとすれば、これらの数秒が積み重なって、地球に接近するまでに約15万キロメートル(9万3205マイル)の軌道変化が生じることになる。それでも非常に危険な状況ではあるが、正面衝突よりははるかにましだ。

なぜ核融合ロケットが必要なのか?

わずか6~18ヶ月の警告時間で爆弾を彗星の前まで到達させるには、彗星とほぼ同じ速度で移動し、より速く到達する必要がある。昨年秋に発表された論文で、ワーデン氏らは目標速度を秒速約53キロメートルとしている。

残念ながら、地球の最高の化学ロケットの速度は約 4.5 km/秒です。

これまでに打ち上げられた宇宙船の中で最速のニューホライズンズは、16.2 km/秒の速度に達したが、木星を通過することで速度が向上した。これは時間がかかり、また、惑星が適切に一列に並んだ場合にのみ機能する。

核分裂動力ロケットの試験は行われているが、最高速度は秒速8.5キロメートル程度にしか達しない。

核融合動力ロケットは時速2,237,000マイルで飛行する可能性があります。

もう一つ、より古いアイデアは、既存の核爆弾で動く宇宙船を開発することです。爆弾は次々と爆発し(ポンポンと爆発するとワーデン氏は言います)、その間、アブレーションプレートが宇宙船の燃焼を防ぎます。この方法なら、宇宙船を彗星に間に合うように到着させることができるかもしれません。しかし、彗星の出現に備えて、世界中が数千発の新しく製造された核爆弾を備蓄しておく必要があり、これは地球の安全を確保する上で良い戦略とは到底思えません。

スタートレックのような反物質ロケットも素晴らしいだろうとワーデン氏は言う。「問題は、反物質が存在しないことだ。入手するのは本当に難しい。」

同氏にとって、現時点で最も実現可能性が高いのは核融合ロケットであり、同氏のチームは、核融合ロケットが約 1,000 km/s の速度に達する可能性があると計算している。

その他の報酬

もし私たちの宇宙船が秒速1,000キロメートル(時速約2,237,000マイル)で周回することができれば、宇宙船は2週間以内に木星に到達できるでしょう。

その旅は短いものですが、核融合ロケットを実際に作るまでの道のりは30~40年、あるいはそれ以上かかる可能性があります。

実現する方法

核融合ロケットの実現には、NASAの惑星防衛局、エネルギー省、そして国防総省の協力が必要になるだろう。

現在、主な焦点は小惑星と彗星の発見と追跡にあるが、それは偏向能力の開発へと移行する必要があるとワーデン氏は言う。

では、核融合炉の開発にはどれくらいの費用がかかるのだろうか?ワーデン氏は、年間100億ドルあれば研究は順調に進むだろうと見積もっている。

年間100億ドルあれば、30~40年以内に核融合ロケットが実現できるでしょう。

100億ドルは大金です。しかし一方で、軍用航空母艦1隻の費用は130億ドルです。そしてアメリカ人は毎年約390億ドルを化粧品に費やしています。人類の生存のために年間100億ドルを費やすことは、本当にそれほど難しいことなのでしょうか?

「毎年、新しい長周期彗星が12個も発見されています」とワーデン氏は言う。「太陽系における巨大なピンボールゲームのようなもので、問題はそれが実際に地球にやってくるかどうかではなく、いつやってくるかという点だけなのです。」

恐竜
ワーデン氏は講演の最後にこのスライドを掲載した。グレン・ワーデン