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ESA欧州宇宙機関、スペースデブリ対策に用いる超小型衛星「クモの巣」衛星を開発

Image credit : ESA

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宇宙空間に打ち上げられた衛星は自らの運用期間を終えたあとも何十年もの間、停止した状態で軌道上に残り続ける。それらはスペースデブリとなり、他の宇宙船や衛星と衝突する危険性がある。しかし、今回寿命を終えた衛星を低軌道上から離脱し、大気圏へ突入させる新たなシステムをもつ衛星をESAが開発している。これは衛星を用いたデブリ除去において世界で初めての試みとなるだろう。

 

ゴッサマー(クモの巣)と呼ばれる超小型衛星は本体の大きさ15x15x25 cm、重量2kgと非常にコンパクトであり、数分程度で5×5 mの帆を広げることができる。この展開可能な「クモの巣」衛星を機能停止した衛星に取り付けることで、大気による空気抵抗や太陽から放出された光子の反射による太陽輻射圧を受ける。したがって、このソーラーセイルによる力を衛星の推進力に変えることで大気圏へ再突入させ、共に燃え尽きることができる。

 

このデブリ対策衛星「ゴッサマー・デオービット・セイル(Gossamer Deorbit Sail)」は約700kgまでの衛星を大気圏内に落とすことが可能であり、セイル部は非常に軽量なカーボンファイバー製のブームにわずか数μm程度の薄さなアルミニウムで処理されたカプトンフィルムでできた帆が取り付けられている。これは人の髪の毛の直径の太さと同じくらいの厚さしかない。

 

「クモの巣」衛星はESAの電気通信システムズ(TCS)先端的研究プロジェクトの資金の元、サリー大学の宇宙センターにて開発されており、すでに軌道上の一連の実証実験を終えている。さらに、衛星電話や低速データ通信を提供するイリジウムやオーブコム、グローバルスターのような通信衛星が位置する高度700km程度の地球低軌道で利用することを予定している。

 

Image credit : ESA

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ESAが2008年にスペースデブリ対策として提案したヨーロッパにおける行動模範では、運用を終えて25年以内に軌道から離脱し、他の衛星との衝突事故が起こらないように努める必要があると決められた。

 

そこで、高度750kmで周回する衛星は何も対策を施さなければ、1、2世紀ものあいだ高速で漂い続けるのだが、大きな帆を取り付け、光圧や大気の抗力を利用することで25年程度で高度を下げ、大気圏に再突入させることが可能だという。もし仮に同様な効果を生む推進剤を積ませるならば、衛星の総質量の10倍もの燃料が必要になってくる。

 

2014年中に実証衛星が打ち上げられ、数週間にわたってソーラーセイル推進の検証を行う予定だ。その後、大気の抵抗を十分受けられるようセイルの向きを調整し、軌道を逸らす実証に挑む。高度600m程度では非常に希薄な大気であるのだが、十分な抵抗を受けるため、2~12か月以内に落下し燃え尽きさせることが可能だという。

 

最後に、サリー大学の技官であるラパス・バイオス教授は

「私たちはこのESAの「クモの巣」衛星のデザイン、製造および試験を世界で一番初めに実証することができ、大変嬉しく思います。このプロジェクトは、低コストで寿命を終えた衛星を軌道から離脱させるシステムのデザインが可能であると示しただけでなく、有形の製品として商用利用に結びつけることができるでしょう。

とコメントしている。

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