史上最大の宇宙望遠鏡を載せたロケットの打ち上げが、2021年に仏領ギアナで予定されている。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の名で知られるこの巨大望遠鏡を使って、天文学者たちは居住可能な太陽系外惑星から星雲の成り立ちまで、宇宙のあらゆる現象を調査する予定だ。

これほど巨大な望遠鏡が宇宙に打ち上げられるのはJWSTが初めてだが、もしかすると最後のケースになるかもしれない。次の巨大望遠鏡は、ロボットの手を借りて宇宙空間で組み立てられる可能性があるからだ。

この方法の優れた点は、望遠鏡を部品のままの状態で運べるため、プロジェクトが負うリスクを大幅に低減できる点にある。それにも増して重要なのは、宇宙に送れる望遠鏡のサイズに上限がなくなることだろう。望遠鏡をあらかじめ組み立てていく場合、ロケットの大きさに応じて制約が発生する。宇宙で組立作業ができれば、これまで不可能だった機器の使用や探査作業も可能になるはずだ。

「考えうる限り最高難度の事例」

これは天文学界にくすぶり続けるひとつの疑問に答えを出そうと研究を重ねてきた、米航空宇宙局（NASA）が出した結論だ。「宇宙空間で望遠鏡の組み立て作業を行うことにそれほどの価値はあるのか」という疑問である。

リスク軽減の点から見れば間違いなく価値はある、とニック・シーグラーは言う。彼はNASAで太陽系外惑星の探査プログラムのチーフテクノロジストで、今回の研究論文の共同執筆者でもある。

JWST級の巨大望遠鏡ともなると、ロケットの爆発のような大事故はもちろん、反射鏡の開閉トラブルといった小さな不具合でさえ、望遠鏡を一瞬にして100億ドル（約1兆884億円）分の宇宙ゴミに変えてしまうかもしれない。しかし部品のままの状態で宇宙に送り、ロボットに組み立てさせれば、壊滅的なエラーは避けられる。何か問題が生じた場合には、次に打ち上げるロケットで交換用の部品を届ければいいのだ。

シーグラーらNASAの調査チームは、口径20mの望遠鏡を宇宙空間で組み立てる場合を想定して研究を実施した。JWSTのおよそ3倍、地上最大の光学望遠鏡であるカナリア大望遠鏡の2倍ほどの大きさをもつ架空の望遠鏡を研究対象としたわけだ。

太陽系外惑星の探索を目的とするこの望遠鏡には、これまでの常識では考えられないほどの安定性と精度が求められる。シーグラーによれば、それは「考えうる限り最高難度の事例」だったという。

道具立てはすでに整った

NASAはまず、複数のロケットで望遠鏡の部品を宇宙に運ぶことになるだろう。初回の打ち上げで、メインの組み立て作業場となるプラットフォームと、望遠鏡の構造を支えるトラスをバラバラの状態で送る。一対のロボットアームも一緒だ。

口径20mの望遠鏡を完成させるには、その後11回の追加打ち上げを行い、残りの部品を納めたカプセルをプラットフォームにドッキングさせる。それが終わった時点で、ロボットアームを使った組立作業を開始する。

「最初に思ったのは、まるでSF小説だな、ということでした」とシーグラーは言う。「しかしこれはすでに、まぎれもない現実のオペレーションなのです」

実際、宇宙最大の人工物である国際宇宙ステーション（ISS）は、軌道上で人間とロボットが一緒に組み立てたものだ。ハッブル宇宙望遠鏡も、部品を新しく交換する作業をロボットに任せている。

ロボットアームはたびたび、荷物を積んだ宇宙カプセルをISSまで誘導したり、宇宙ステーション内を巡回して修理作業を行ったりしている。シーグラーによると、JWST打ち上げチームは2000年代のはじめにはすでにロボットに望遠鏡を組み立てさせることを検討していたという。だがその時点では、技術面で機が熟していなかった。

「しかしいま、NASAは新しいツールを手に入れています」とシーグラーは続ける。「これまでより斬新なアプローチで望遠鏡を設計することもできるようになっています。道具立てはすでに整っているのです」

果たしてコスト削減につながるのか？

宇宙で巨大な望遠鏡を組み立てるという試みには、宇宙空間ならではの技術上の困難がいくつもつきまとう。作業場となるプラットフォームが組み立て中に制御不能のスピン状態に陥るのを防ぐにはどうすればよいか、といった問題だ。だがシーグラーによると、問題解決に必要な技術のほとんどが一応は存在しているという。

そうなると、望遠鏡の組み立てを宇宙で行うことがコスト削減につながるのか、という疑問が浮かんでくる。その答えは架空の望遠鏡による想定ではなく、具体的なミッションが発生したときに初めて明らかになるだろうとシーグラーは言う。

数十億ドル規模の大型プロジェクトが始まるまで、宇宙での組み立てを実行せずにいる必要もない。もっと小型の望遠鏡にも候補者としての資格は十分にあるはずだ。例えば、地球以外の星の周りを回りながら太陽系外惑星を直接撮影するミッションで使われる予定の望遠鏡「HabEx」なども、宇宙で組み立てることができればメリットはあるだろう。

スターシェードも実現するか

HabExにはコロナグラフの取り付けが予定されている。観察対象の惑星が発する光線を遮断する装置だ。こうした機器類には極めて高い精密性が求められる。望遠鏡の精度が安定していなければ任務を遂行できない。

とはいえ、宇宙で組み立てられる望遠鏡は、あらかじめ地上でつくられたものより大型になる傾向がある。強度の高い材質が用いられることが多く、コロナグラフの安定性も守られるはずだ。

あるいはスターシェードを使った太陽系外惑星の観察も可能かもしれない。スターシェードとは、周囲に漏れる光線を遮るために望遠鏡と観察対象の恒星との間に設置する巨大な装置だ。これまでこの装置が宇宙に設置された例はないが、もし実現するとなるとまたもやサイズ制限の問題が浮上する。宇宙で組み立てない限り解消できない問題だ。

つまり、ほかの星に住む隣人たちを観察したい、または知的生命体の存在のしるしを銀河系のどこかで最初に見つけたいと天文学者たちが真剣に望むなら、宇宙ロボットは有力な選択肢になるということだ。ロボットたちが愛想よく宇宙人に手を振ってあいさつしてくれることを願おうではないか。

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