MIT主導の航空宇宙エンジニアらによると、温室効果ガスの排出により、地球を安全に周回できる衛星の数は大幅に減少する可能性があるという。このニュースは、インターネットや天気予報など、宇宙を基盤とした重要なサービスにとって問題となる可能性がある。
温室効果ガスの排出は地球の表面を温めるだけでなく、宇宙にも影響を及ぼしている。MIT が率いる研究者らは、これらの排出が地球近傍の宇宙空間の環境を変えており、今後数十年間で安全に運用できる衛星の数が減少する可能性があることを発見した。
公開済み Nature Sustainability 誌に掲載されたこの研究では、二酸化炭素やその他の温室効果ガスが上層大気、特に熱圏の収縮を引き起こすことが実証されている。この収縮によって大気の密度が低下し、その結果、大気抵抗が減少する。大気抵抗は、老朽化した衛星やゴミを引き下げて燃え尽きさせる力である。抵抗が減少すると、宇宙ゴミが軌道上に長く留まり、衝突の可能性が大幅に高まる。
研究チームは暗い未来を予測している。彼らのシミュレーションによれば、2100年までに、低軌道上の衛星の積載量は温室効果ガスの影響で50～66パーセント減少する可能性があるという。
「過去100年間の地球上の温室効果ガスに対する我々の行動は、今後100年間の衛星の運用方法に影響を与えている」と、MIT航空宇宙学部（AeroAstro）の准教授で研究著者のリチャード・リナレス氏はニュースリリースで述べた。
この研究は、天気予報や GPS ナビゲーションから世界的な通信や銀行業務に至るまで、私たちが日常的に頼りにしているテクノロジーに広範囲にわたる影響を及ぼすことを示唆しています。
「気候変動が現状を崩しているため、上層大気は脆弱な状態にあります」と、エアロアストロの大学院生で筆頭著者のウィリアム・パーカー氏は付け加えた。「同時に、宇宙からブロードバンドインターネットを提供するための衛星の打ち上げ数は大幅に増加しています。この活動を慎重に管理し、排出量を削減する努力をしなければ、宇宙空間が過密になり、衝突や破片が増える可能性があります。」
11 年の太陽活動周期の間、地球の最外層の大気が太陽活動に応じて温まったり冷えたりするのに伴い、熱圏は自然に膨張したり収縮したりします。
しかし、ここ数十年の傾向を見ると、温室効果ガスが今やより重要な役割を果たしている可能性が示唆されている。科学者たちは、衛星の抗力の変化を観察してきたが、これは自然の太陽活動だけではなく、こうした温室効果ガスの排出によって引き起こされているようだ。
「文字通り空が落ちてきている。しかもその速度は数十年規模だ」とパーカー氏は付け加えた。
MITチームは、さまざまな温室効果ガス排出シナリオを組み込んだシミュレーションを開発し、将来の軌道のダイナミクスと衛星の衝突の可能性を予測しました。
現在、地球表面から 10,000 マイルまで広がる低軌道には、1,200 基を超える運用中の衛星があります。これらの衛星は、インターネットの提供、ナビゲーション システム、天気予報などの重要なサービスを提供します。特に SpaceX の Starlink のような巨大衛星群による衛星打ち上げの急激な増加により、この軌道領域はすでに大幅に混雑しています。
「過去60年間に打ち上げられた衛星の数は、それ以前のXNUMX年間の合計よりも多い」とパーカー氏は付け加えた。同氏は、現在の道筋が持続可能かどうかを理解することの重要性を強調した。
研究者らは、さまざまな排出シナリオを考慮しながら、各高度で収容可能な衛星の数を予測するために「収容能力」の生態学的モデルを使用した。2000 年の排出レベルと将来の増加の可能性を比較することで、排出量の増加により低軌道のさまざまな高度で収容能力が急激に減少することを発見した。
予測によれば、たとえ局所的な領域であっても収容能力を超えた場合、「暴走不安定性」や連鎖的な衝突に直面する可能性があり、破片が発生してその軌道領域が使用できなくなる可能性がある。これらの調査結果は、温室効果ガスの排出に対処し、衛星の打ち上げを慎重に管理することの緊急性を強調している。
「私たちは、宇宙ゴミの除去を大気に頼っています。大気が変化していれば、宇宙ゴミの環境も変化します」とパーカー氏は付け加えた。「軌道上の宇宙ゴミの長期的な見通しは、温室効果ガスの排出抑制に大きく依存していることがわかりました。」
バーミンガム大学のマシュー・ブラウン氏が共同執筆したこの研究は、地球の表面を超えた気候変動の側面に注目を喚起しています。
出典： マサチューセッツ工科大学