恒星間空間探査は、長らくSFのなかの話だった。多くの科学者は、その技術的難問に人類はまだ挑むことができないと考えている。だが、米航空宇宙局（NASA）の関与する研究グループが進めている研究は、そうした前提に異を唱えようとしている。

この研究グループは、既存の技術で構築できるミッションのヴィジョンを描いている。それどころか、そのミッションがNASAに採用されれば、早ければ2030年にも飛び立てるという。

「このミッションは、人類が明確な意図をもって恒星間空間に踏み出す最初の一歩です」と、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所（APL）の物理学者で、恒星間探査研究に取り組むポントゥス・ブラントは言う。同研究所はNASAの太陽系物理学部門の要請を受け、「インターステラー・プローブ（恒星間探査）」の研究を18年夏にスタートさせた。

それから1年が経ったいま、研究グループは恒星間探査ミッションの核心となる技術の細部を徹底的に検証している。ブラントらのまとめた研究成果は21年末、全米科学・技術・医学の3学会からなる全米アカデミーズによる「太陽系物理学10年毎調査」に盛り込まれる予定だ。これは今後10年に及ぶ太陽関連ミッションの優先順位が決定される調査となる。

スイングバイの実施が鍵

恒星間ミッションの基本的な考え方は、重量1,700ポンド（約770kg）の探査機を21年までに準備が整うと見込まれているNASAの巨大ロケット「スペース・ローンチ・システム（SLS）」に載せて打ち上げるというものだ。この方法で打ち上げられた探査機は、ほかの探査機と同じように太陽系を移動したあと、さらなる推進力を得るために重力によるアシスト（スイングバイ）を用いて探査機に弾みをつけ、時速10万マイル（約16万km）を軽く超える速度まで加速する。

APLの研究グループは現在、2種類のスイングバイを検討している。木星を用いた最も“単純”なアシストと、太陽の重力を使う手法だ。

太陽を利用できれば都合がいい。というのも、木星を使う場合よりはるかに速い速度に到達できるからだ。しかしその場合、太陽にかなり接近する必要がある。先ごろ史上最も太陽に接近した人工物になった「パーカー・ソーラー・プローブ」より、太陽に数倍近いところを通過しなければならない。

そのためには、かなり厳重な熱シールドが必要になる。しかし、熱シールドが大きすぎると、探査機が太陽に近づくにつれてスピードが落ちてしまう。ブラントらの課題は、探査機をできる限りの速度で恒星間空間に送り出せるスイートスポットを見つけ出すことになるだろう。

APLの物理学者のラルフ・マクナットは、「いまや本当に実行できる展望をもっています」と語る。「これまでは実際の工学的な問題としては検討されていませんでした。考えることを先送りにして、『そうだな、もう少し新しい技術が必要だな』と言うだけだったのです」

ヴォイジャーよりも早く恒星間空間へ

NASAのインターステラー・プローブの掲げる目標は、「ブレークスルー・スターショット」などの別のミッション案に比べると控えめだ。ブレークスルー・スターショットでは、親指の爪サイズの宇宙船を別の恒星に送ることを目指している。

それに対してNASAが打ち上げを目論んでいるのは、50年という年月に耐え、地球と太陽の距離の約1,000倍にのぼる920億マイル（約1,480億km）を旅する探査機だ。参考までに比較すると、これまでに恒星間空間に到達したのは「ヴォイジャー1号」と「ヴォイジャー2号」だけで、これらの探査機は現在、地球からおよそ130億マイル（約209億km）のところにいる。

ヴォイジャー1号とヴォイジャー2号は、その距離を進むために40年近くを要した。これに対してNASAの新しいインターステラー・プローブなら、15年未満で到達できる可能性がある。

ヴォイジャー1号は12年に恒星間空間に突入し、ヴォイジャー2号は18年に太陽系を離れた。ヴォイジャーは惑星探査のために設計された探査機であって、物理学者が恒星間空間の理解を深めるために必要とする計器の多くが備わっていない。2機のヴォイジャーは多くのデータを送ってきているものの、ヴォイジャーによる別の恒星への旅は、答えよりもはるかに多くの疑問を生み出している。

宇宙に関する理解を根本から変える？

物理学者にとって特に興味深いのは、太陽風が届く範囲の空間である太陽圏（ヘリオスフィア）の性質だ。太陽圏は、太陽風の圧力によって維持されている泡のような空間だが、その境界（ヘリオポーズ）を越えると太陽の放つ粒子がまばらになり、宇宙のほかの領域から発せられる粒子が優勢になる。太陽系から恒星間空間へのこの移行は、太陽圏そのものの構造とともに、物理学者にとってはいまだに大きな謎のままだ。

「いまのわれわれは泡のなかに座って、それがどんな形をしているのかを探ろうとしている状況です。それはとても難しいことです」とブラントは言う。「インターステラー・プローブ独自の利点は、外へ出て、宇宙に浮かぶわたしたちの居住可能な小さな泡の写真を撮れる点にあります」

だが、NASAのインターステラー・プローブの仕事は、宇宙のなかでうしろを振り返って、われらが故郷のセルフィを撮るだけではない。黄道塵のサンプルを採集できる可能性もあるのだ。黄道塵とは、太陽圏の外側領域まで広がる謎めいた塵の環で、太陽系形成の経緯を解明する手がかりを握っている。また、この塵雲の向こうへ行けば、別の観測方法では遮られてしまう宇宙最初期にできた銀河の発する赤外光も観測できるだろう。

インターステラー・プローブは、恒星間空間で何を見つけることになるのだろうか。それを予想するのは不可能だとブラントは言う。だが、太陽系外の観測を目的としたミッションは、宇宙やそのなかのわたしたちの位置に関する理解を根本から変えるかもしれないという。

恒星間ミッションを可能にする技術の準備は整った

とはいえ、世界中の科学者が関心を寄せてはいるものの、このミッションが発進する保証はない。

APLは2000年代はじめにNASAの要請を受け、「イノヴェイティヴ・インターステラー・エクスプローラー（Innovative Interstellar Explorer）」と呼ばれる同様の研究を主導していた。この研究の目標は、18年までに太陽系の外へ出る探査機を打ち上げることにあった。また、12年にまとめられた前回の太陽系物理学10年毎調査でも、恒星間ミッションは大きく注目された。ブラントによれば、そうしたミッションを実現する技術の準備がまだ整っていないという点で意見が一致したという。

「ずっと問題になっていたのは推進力です」と、ブラントは言う。「けれどもSLSがあれば、この問題は解決されます。これは実在する計画で、30年までに準備を整えたいと考えています」

もちろんSLSにも、発射台にたどりつくまでに乗り越えなければならない独自の問題がある。だが、民間企業が巨大ロケット製造ビジネスに参入している現在では、恒星間探査機がとるべき道のりには、いくつかの選択肢があるかもしれない。

確かなのは、恒星間ミッションを可能にする技術の準備が整ったということだ。そして、宇宙に向けて次なる大きな一歩を踏み出すときをじりじりしながら待つ時間は終わった、と明言する宇宙学者の数も増えている。

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