理系にゅーす

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周回

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1: 2018/07/22(日) 19:44:21.91 ID:CAP_USER
■脅威が増すスペース・デブリ - 宇宙のゴミ問題のいま

地球のまわりを回る、無数の「スペース・デブリ」(宇宙ゴミ)。
日本ではSF作品『プラネテス』や映画『ゼロ・グラビティ』の影響もあっておなじみのこの問題は、最悪の場合、人類が宇宙に出ていくことすらできなくなる危険性をはらんでいる。

この脅威に対して、少しずつではあるものの対策が進みつつある。
そして、その大きな有効打となりうる「デブリ除去」も実現のきざしが見えつつあり、2018年4月には欧州が開発した試験衛星「リムーヴデブリ」が打ち上げられた。
しかし、この宇宙のゴミ問題を解決するためには、まだ課題もある。

■スペース・デブリ問題のいま

1957年に世界初の人工衛星「スプートニク」が打ち上げられて以来、人類はこれまでに約8000機の衛星を打ち上げてきた。
そのうち、現在も稼働している衛星は1500機ほどとされる。

しかし、これは現在軌道上にある衛星が1500機、という意味ではない。
古くなって大気圏に落下したり、宇宙船のように地球に返ってきた衛星はあるものの、機能を停止したものも含めると、5000機近い衛星が地球を回っている。

そして、地球を回っている物体はそれだけではない。人工衛星を打ち上げるときには、ロケットの機体や搭載機器のカバーなど、余計なものも軌道に乗ってしまう。また、衛星が爆発・分解したり、衛星同士が衝突したり、衛星を破壊する実験をおこなったりしたことで、数多くの破片も生み出されている。

こうした機能を停止した衛星や、打ち上げ時に発生した部品、新たに発生した破片などのゴミのことを、文字どおり宇宙ゴミ、「スペース・デブリ」と呼ぶ。

現在、軌道上にある物体の多くは、米空軍の18 SPCS(18 Space Control Squadron)という組織が、世界各地に設置したレーダーや望遠鏡を使って追跡している。同隊によると、2018年4月現在、約1万8922個の物体を追跡している。

約2万個という数でも驚きだが、しかしこの数はあくまで、追跡できるものに限ったものである。
18 SPCSは低軌道で約10cm以上、静止軌道で約1m以上の物体を追跡することができるが、当然それよりも小さな物体も数多く存在する。米国航空宇宙局(NASA)などの推計によれば、1cm以上の物体は50~70万個、
1mm以上のものだと1億個以上存在すると考えられている。

こうした小さなデブリも、それぞれ地球のまわりを秒速数kmという高速で飛んでいる。
もし衛星と衝突すれば、機能停止どころか、新たに破片を生み出すことになり、あるいはデブリ同士が衝突しても、やはり新たに細かな破片が生まれる。

もちろんデブリの中には大気圏に落下していくものもあるが、長い間残り続けるものも多く、その間になにかと衝突するなどし、新たなデブリを生み出す発生源にもなる。ある研究では、大気圏に落ちて軌道からなくなるデブリの数よりも、新たに生み出されるデブリのほうが多いとされ、今後もその数は増加していくと予測されている。

さらにある研究では、デブリが衝突して新たにデブリが生まれ、さらにそのデブリがまた別のデブリに衝突し……と、デブリが"自己増殖"し続ける可能性も指摘されている。これを「ケスラー・シンドローム」と呼ぶ。
これはあくまで最悪のケースを考えた場合であり、計算に使うモデルや、そもそもの前提となるデブリの推定数などによって、こうしたことは起きない、起こる可能性は低い、とする研究結果もある。

続きはソースで

欧州が打ち上げたデブリ除去の試験衛星「リムーヴデブリ」の想像図
https://news.mynavi.jp/article/20180706-659876/images/001.jpg
地球低軌道にあるデブリの想像図。
https://news.mynavi.jp/article/20180706-659876/images/002.jpg
静止軌道やその周辺にあるデブリの想像図
https://news.mynavi.jp/article/20180706-659876/images/003.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180706-659876/
ダウンロード


引用元: 【宇宙開発】欧州、「宇宙ゴミ除去衛星」を打ち上げ - デブリ問題の現状と課題

欧州、「宇宙ゴミ除去衛星」を打ち上げ - デブリ問題の現状と課題の続きを読む

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1: 2018/03/20(火) 12:37:17.77 ID:CAP_USER
◆【ガチ悲報】NASA発表「2135年の小惑星ベンヌ地球衝突を阻止できないかも…」人類滅亡ほぼ確定!? 終末論法も証明!

全長487メートル、エンパイアステートビル大の小惑星「ベンヌ(Bennu)」。
現在、時速10万kmで太陽を周回しており、来世紀、地球に衝突する可能性が指摘されている。
以前トカナでは、「もし、ベンヌが地球と衝突する可能性が高まってきた場合の対応策などは、まだまだこれからの課題になるであろうが、1910年にハレー彗星が接近した時に世界がパニックに陥った100年前とは、分析力も、科学的対応力も格段に上がっている」と、映画「アルマゲドン」のように小惑星の爆破、あるいは軌道変更によって地球衝突が避けられると期待を語ったが、どうやらそう簡単にはいかないようだ。

■ベンヌの地球衝突は避けられない!?

意識高い系ニュース「Big Think」(16日付)によると、Lawrence Livemore National LaboratoyとNASAは、地球との衝突軌道に入った小惑星にロケットをぶつけて軌道を変更する計画「HAMMER(緊急対応用超高速小惑星緩和ミッション)」を立てているが、ベンヌサイズの巨大小惑星に対しては全くの無力だというのだ。
代替案として、人工衛星を小惑星近傍に送り込み、その重力により軌道を変更するというプランもあるそうだが、これもベンヌほど巨大な小惑星には効果がないという。

ベンヌの軌道を変更することができるほぼ唯一の方法は、核弾頭をベンヌに打ち込むことだ。
しかし、放射能を帯びた小惑星の破片が地球に降り注ぐ可能性が高いため、推奨できるプランではないという。

万策尽き、ベンヌが地球に衝突すると仮定すると、その衝撃は高性能爆薬の30億トン分の爆発力、広島に投下された原爆の200倍に匹敵すると言われている。
世界規模の大惨事は免れないだろう。

続きはソースで

TOCANA 2018.03.19 
http://tocana.jp/2018/03/post_16352_entry.html
http://tocana.jp/2018/03/post_16352_entry_2.html
ダウンロード (3)


引用元: 【宇宙】NASA発表「2135年の小惑星ベンヌ地球衝突を阻止できないかも…」 人類滅亡ほぼ確定

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1: 2018/03/17(土) 10:45:31.89 ID:CAP_USER
NASAが、ケプラー宇宙望遠鏡があと数か月で姿勢を保てなくなり、ミッションを終了する見込みだと発表しました。

その理由は推進剤の枯渇。ケプラーは当初6年間でお役御免となる予定でしたが、打ち上げ前に予定より多く推進剤を搭載できたこともあって予定より3年半も長く稼働し、数多くの太陽系外惑星候補を観測し続けてきました。
ケプラー宇宙望遠鏡は、姿勢制御にリアクションホイールとスラスターを用います。
地球を追いかけるような太陽周回軌道にあるため、このスラスターの推進剤は補給ができません。
また機体に装備される太陽電池は姿勢制御用ではなく、機体の電装設備のみにエネルギーを供給する設計で、推進剤がなくなれば、姿勢を完全に保つことは不可能です。

振り返れば、2013年には4つあるリアクションホイールのうち2つが故障してしまい、ケプラーは通常の方法で姿勢を保つことができなくなりました。このときもミッション終了の危機とされましたが、NASAの技術者が残るリアクションホイールとスラスター、太陽光圧を組み合わせる方法を考案。

続きはソースで

関連ソース画像
https://s.aolcdn.com/hss/storage/midas/4a02757e6c5eccff1a1a601da8572f09/206218744/kepler.jpg

https://japanese.engadget.com/2018/03/15/9-4500/
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙】NASAケプラー宇宙望遠鏡があと数か月で燃料切れ、観測終了へ。打ち上げから9年、4500以上の系外惑星候補発見[03/16]

NASAケプラー宇宙望遠鏡があと数か月で燃料切れ、観測終了へ。打ち上げから9年、4500以上の系外惑星候補発見の続きを読む

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1: 2018/03/09(金) 09:08:51.17 ID:CAP_USER
 NASAの木星探査機ジュノーが木星の北極と南極を初めて詳細に観察し、多数のサイクロンが集結していることを明らかにした。

 両極とも中心に1つの渦があり、そのまわりを取り囲むように複数のサイクロンが規則正しく並んでいた。
北極のサイクロンはそれぞれ八角形の頂点の位置に、南極の嵐は五角形の頂点の位置に並んでいる。

 2016年7月に木星周回軌道に投入されたジュノーは、可視光と赤外線で木星を撮影してきた。
研究者はこの画像を利用し、サイクロンの大きさや温度を測定した。
ほとんどの渦は、少なくとも米国程度の大きさがある。

「それぞれの渦の中心点は、見えない五角形の頂点にくるように配置されています」と、学術誌『ネイチャー』に論文を発表したイタリア国立宇宙物理学研究所のアルベルト・アドリアーニ氏は説明する。

 サイクロンはそれぞれ動くことはあるものの、(少なくともジュノーが観察を始めてから)一度も消えていない。
このように多角形に配置された集団は、太陽系のほかの惑星では見つかっていない。
木星の隣の巨大なガス惑星である土星の北極にも六角形の嵐があるが、これは1つの嵐が作っている形である。

「土星にあるような1つの巨大な六角形か、それに似たようなものが見えるだろうと思っていました。
ところが実際に見えたのはこれだったのです」と、米コロラド大学ボールダー校のフラン・バジナル氏は言う。

■木星の重力場は非対称

『ネイチャー』には木星のサイクロンに関するこの発見のほかに、木星の内部のしくみを論じる3編の論文が掲載された。
これにより、木星の模様が表面だけのものなのか、表面下のガスが激しく動いた結果なのか、という長年の論争がようやく終結しそうだ。
「私が生まれる前からあった論争です。ジュノーによる観測が始まるまで、この疑問に答えられるデータは全くありませんでした」と、米カリフォルニア大学サンタクルーズ校のジョナサン・フォートニー氏は語る。

続きはソースで

画像:木星の南極では、いくつものサイクロンがお互いのまわりで渦を巻いていることが明らかになった。
画像はNASAの木星探査機ジュノーによる赤外線観測データを合成したもの。
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/030800108/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/030800108/
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引用元: 【宇宙】木星の南極にサイクロン集団を発見、五角形に並ぶ NASAの木星探査機ジュノー[03/08]

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1: 2018/03/07(水) 09:16:50.04 ID:CAP_USER
欧州宇宙機構(ESA)が、世界で初めて「空気を取り入れて加速させることで推進力を得る」という仕組みを持つ空気吸入型の電気推進器の開発に成功したことを発表しました。
この推進器により、比較的低めの地球周回軌道を飛ぶ人工衛星が空気という無限の「推進剤」を使って飛び続けることが可能になります。

World-first firing of air-breathing electric thruster / Space Engineering & Technology / Our Activities / ESA
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/World-first_firing_of_air-breathing_electric_thruster

ESAが開発に成功した新型の推進器は、地球の大気圏と宇宙空間のはざまにごく微量に存在する空気の分子を推進器の先端から取り入れ、電荷を与えることで加速力を生み、その反動を推進力として利用するという仕組みを持ちます。
これにより、わずかに空気分子が存在する高度200kmあたりの低軌道を飛ぶ人工衛星に長期間にわたって推力を与え続けることが可能になります。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/01_m.jpg

これまでにも低軌道を周回する人工衛星に推力を与える推進器は存在していましたが、そのいずれもがあらかじめ推進剤を搭載した状態で打ち上げ、それを消費することで力を得るというものでした。
ESAが2009年に打ち上げて運用していた地球観測衛星「GOCE(ゴーチェ)」もそんな人工衛星の一つで、キセノンを推進剤とするイオンエンジンを搭載することで、高度250kmを飛ぶ時に空気抵抗によって失われる速度を補完して観測を続けました。
しかし2013年には搭載していた質量40kgのキセノンを使い果たしたことで高度が低下し、同年11月11日に大気圏に突入しました。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/10.jpg

ESAが新たに開発した推進器は、このような問題を解決することができる画期的な仕組みを実現したという意味で、大きな一歩となり得るものです。開発に携わるESAのLouis Walpot氏は「このプロジェクトは、高度200kmあたりの大気中に漂う空気分子を推進剤として利用することで、この高度で周回するために必要な速度である『毎秒7.8km』という速さを実現するための新しい機構の設計とともに始まりました」と語ります。

テストは、イタリアの宇宙関連企業Sitaelが持つ真空設備を使うことで実施されました。
以下の写真に写っている機器を高度200kmの空間を再現した空間に置き、その前から分子流生成機を用いることで、高速で衝突する空気分子の動きを作り出します。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/03_m.jpg

高速で飛来する空気分子はまず、ポーランドのQuinteScienceが開発した空気取り入れ口「コレクター」から推進器内部に取り入れられます。圧縮された空気分子には電荷が与えられ、エネルギーを得て加速された空気分子をノズルから高速で噴き出すことで得られる反作用によって推進力を得るという仕組みです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/02_m.jpg

推進器で力を生み出す部分のアップ。「2段階構造」と呼ばれる設計を取り入れることで、より多くの電荷を与えることが可能になりますが、この方法は従来の電気推進器で加速を得るよりも難度が高いとのこと。
何度もコンピューターシミュレーションによるテストを繰り返した開発チームでしたが、実際にコレクターと加速器を組み合わせた実験を重ねることで、空気分子を所定の密度にまで圧縮し、必要な力を生み出せる状態を作り出すことができたそうです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/04_m.jpg

実験の最初にはまず、従来どおりのキセノンを使った推進力を作り出したとのこと。その段階では、推進器から出るガスは青く光っているのですが……
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/05_m.jpg

徐々にキセノンを減らし、窒素と酸素の混合気の段階を経て、大気のみの状態へと遷移すると、推進器からのガスは紫色に変化。この色こそが、大気のみを推進剤にして力を生み出すことに成功している証だとのことです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/06_m.jpg

続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180306-esa-air-breathing-ion-thruster/
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引用元: 【宇宙開発】空気だけで推進力を得られる新型人工衛星用エンジンの開発に欧州宇宙機構が成功[03/06]

空気だけで推進力を得られる新型人工衛星用エンジンの開発に欧州宇宙機構が成功の続きを読む

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1: 2018/02/10(土) 20:23:06.82 ID:CAP_USER
巨大楕円銀河「ケンタウルス座A電波源」を取り巻く衛星銀河の大半が、共通の軌道面を同じ向きで周回していることが明らかとなった。
標準的な宇宙論に基づく予想とは合わない結果だ。

【2018年2月7日 カリフォルニア大学アーバイン校】

天の川銀河やアンドロメダ座大銀河(M31)などの周囲には、質量がこれらの1/10から1/100ほどしかない矮小銀河が多く存在しており、「衛星銀河」として母銀河の周りを周回している。

現在広く受け入れられている
「ΛCDMモデル(宇宙項のある冷たいダークマターモデル)」と呼ばれる宇宙論モデルに基づいた銀河形成理論によれば、矮小銀河のような小さい恒星系の運動方向は母銀河によってランダムに曲げられるため、衛星銀河は母銀河の周囲にほぼ球状に分布し、軌道の方向もばらばらになるとされてきた。

しかし、現実の衛星銀河の運動を詳しく観測して理論と比較した研究はあまり多くない。
地球から遠い銀河では衛星銀河の見かけの動きも小さいため、運動の方向を測定するのが難しいためだ。
これまで、衛星銀河の運動が詳しくわかっているのは天の川銀河と、230万光年の近距離にあるアンドロメダ座大銀河の2つに限られていた。
これら2つの銀河では衛星銀河の運動はランダムではなく、多くの衛星銀河がほぼ同じ平面を同じ方向に周回していることが知られている。

スイス・バーゼル大学のOliver Müllerさんたちの研究チームは、地球から1300万光年の距離にある巨大楕円銀河「ケンタウルス座A電波源(NGC 5128)」について、過去の観測データの中から16個の衛星銀河のデータを見つけ、その視線方向の速度を調べた。

続きはソースで

関連動画:ケンタウルス座A電波源の衛星銀河の分布と運動方向を示す動画
A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A https://youtu.be/8T8PJXF5oRk



Müllerさん(左)と共同研究者のFederico Lelliさん(ヨーロッパ南天天文台)による研究内容の解説動画
The Plane of Satellite Galaxies around Centaurus A https://youtu.be/KUqV_2sj92U



画像:ケンタウルス座A電波源
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/02/10672_cen_a.jpg

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/9700_cen_a
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引用元: 【宇宙】宇宙論の標準モデルで説明できない衛星銀河の運動[02/07]

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