2015年7月14日、 ニューホライズン それが冥王星の接近飛行を行う最初のロボット宇宙船になったとき、任務は歴史を作りました。 2018年12月31日、カイパーベルトオブジェクト（KBO）– Ultima Thule（2014 MU69）とランデブーする最初の宇宙船として、再び歴史を築きました。加えて ボイジャー2 プローブは最近、姉妹プローブ（ボイジャー1）星間空間。
これらの成果を踏まえると、星間ミッションの提案が再び検討されていることは理解できます。しかし、そのような使命は何を伴いますか、そしてそれはそれだけの価値がありますか？星間研究イニシアチブ（i4iS）の共同創設者であり、星間飛行の主要な提唱者であるケルビンF.ロングは、その場で偵察を行うために近くの星系にロボットミッションを送るというアイデアをサポートする論文を最近発表しました。
「Interstellar Probes：The Benefits to Astronomy and Astrophysics」というタイトルの論文が最近オンラインで掲載されました。この論文は、Longが2019年10月10日に開催される第70回国際宇宙学会の一部である第47回IAA未来宇宙天文学と太陽系科学ミッションに関するシンポジウムで発表する予定の資料をまとめたものです。具体的には、宇宙機関の戦略と計画を扱うセッションです。
最初に、Longは、天文学/天体物理学（特に宇宙望遠鏡が関与している場所）とロボットプローブを使用した宇宙探査がどのように私たちの種に大きな影響を与えたかについて概説します。彼が電子メールでSpace Magazineに説明したように：
「天文学的な努力は、太陽系、銀河、そしてより広い宇宙の起源と進化に関する知識の地平を切り開いてきました。それは、私たちが星に目を向けたとき、人間が間違いなく何万年もの間行ってきた活動であり、私たちの好奇心を刺激しました。星に触れることはできませんでしたが、星を見ることができました。計装によって、星をさらに近くで見ることができました。次に、電磁スペクトルの発見は、これまでにない方法で宇宙を理解するのに役立ちました。」
現在、惑星と天体を直接研究する人類の取り組みは、完全に太陽系に限定されています。最も遠いロボットミッションが移動しました（ ボイジャー1 そして 2 宇宙探査機）は太陽圏界面と星間媒質の間の境界である太陽圏界面の外縁にあります。
これらのすべてのミッションは、惑星の形成、太陽系の歴史と進化、そして惑星地球自体について多くを教えてくれました。そしてここ数十年の間に、 ハッブル、スピッツァー、チャンドラ、ケプラー、 そしてその 外惑星調査衛星の通過 （TESS）は、太陽系を超えた数千の惑星を明らかにしました。
当然、これにより、太陽系外惑星を直接探査できるミッションのマウントへの関心が新たに高まっています。ミッションと同じように メッセンジャー, ジュノ, 夜明け、および ニューホライズン 水星、木星、セレスとヴェスタ、そして冥王星をそれぞれ探検したが、これらの任務は星間分裂の橋渡しと遠方の惑星の画像とデータの放射に責任があるだろう。
「[S] o問題は、私たちが彼らを遠くから見るだけで満足ですか、それともそこに行きたいですか？」ロングは言った。 「宇宙探査機は長距離リモートセンシングよりも明らかに有利です。これは、軌道から、または表面上でさえ、直接の現場での科学的調査の可能性です。地球、そして私たちの太陽系でさえ、ボイドの間の単なる淡いブルーのドットに縮小されている宇宙では、私たちはいつか試してみることに夢中になるでしょう。」
しかし、もちろん、他の太陽系を探査する見通しにはいくつかの大きな困難があり、それだけでなくコストもかかります。見方を変えると、アポロ計画は推定254億ドルの費用がかかり、インフレ調整後は1,437億ドルになります。したがって、別の星に船を送るのは、何兆にもぶつかるようなものです。
しかし、Longが説明したように、これらの課題はすべて2つのカテゴリに要約できます。 1つ目は、必要な技術的成熟度が不足しているという事実に対処します。
「すべての宇宙船と同様に、星間宇宙探査機は、その使命を達成し、目標に到達し、データを取得するために、電力、推進力、およびその他のシステムを必要とします。人間の妥当な寿命の中で最も近い星への旅を達成するのに十分な速さで宇宙船を構築し、それらの推進システムにも動力を与えることは容易ではなく、これまでに数回の注文でこれまで宇宙に投入したあらゆる技術の性能を超えています大きさの。しかし、物理学と工学の観点から、これらのマシンがどのように動作するかについての基本原則はよく理解されています。これを可能にするための集中的な取り組みプログラムが必要なだけです。」
以前の投稿で取り上げたように、最も近い星にさえ冒険するのに信じられないほど長い時間がかかります。既存の技術を使用すると、アルファケンタウリに到達するのに19,000〜81,000年の宇宙船が必要になります。核推進力（実現可能だがまだテストされていない技術）を使用したとしても、そこに到達するにはまだ1000年かかります。
ロング氏によると、2番目の主要な問題は政治的意思の欠如です。現在、地球は複数の問題に直面しており、最大の問題は人口過多、貧困、気候変動です。これらの問題を組み合わせることで、本質的に、人類は数十億人のより多くの人々のニーズに目を向けると同時に、減少するリソースに対処する必要があります。
「地球上で競合する問題を考えると、そのような任務の支出を承認する正当な理由は今日ないと思われます」とロングは言いました。 「明らかに、潜在的に興味深い生物学を持つ太陽系外惑星の発見は、これを変えるかもしれません。民間部門がそのような任務を試みる可能性はありますが、ほとんどの民間活動は月と火星に集中しているので、これらは将来可能性が高いです。」
これの唯一の例外は、画期的なイニシアチブです。 プロジェクトスターショット、わずか20年でProxima Centauriにグラムスケールのプローブを送信することを目的としています。これは、レーザーで最大60,000 km / s（37,282 mps）の相対論的な速度、または光の速度の20％に加速される軽い帆を使用することで可能になります。
同様のミッションの概念は、 プロジェクトトンボ、トビアス・ハフナーによって科学者の国際チームによって開発されている概念。興味深いことに、この提案は、刺激を受けたのと同じ概念設計研究から生まれました スターショット– 2013年に星間研究イニシアチブ（i4iS）が主催しました。
お気に入り スターショット、 の トンボ 宇宙船を相対論的な速度まで牽引するレーザー駆動の軽い帆がコンセプトです。しかしながら、 トンボ 宇宙船はグラムスケールのプローブよりもかなり重いため、より多くの科学機器を含めることができます。宇宙船はまた、到着時に磁気帆によって減速されます。
このようなミッションの開発には1,000億ドル近くの費用がかかる可能性がありますが、Longは確かにこれが潜在的な見返りを考えれば手頃な価格の領域であると感じています。見返りについて言えば、星間ミッションはたくさんあり、それらはすべて啓発的で刺激的です。ロングが言ったように：
「他の恒星系のクローズアップ観測を行う機会があれば、私たち自身の太陽系がどのように形成されたか、さらには星、銀河、ブラックホール、ダークマター、ダークエネルギーなどのエキゾチックな現象の性質についての理解が深まります。また、生命を進化させるシステムの可能性について、より良い予測を与えることができます。」
また、相対論的な速度で星間航海を行う宇宙探査機が新しい物理学を発見する可能性もあります。現在、科学者は宇宙を量子力学（素粒子レベルでの物質の振る舞い）と一般相対性理論（星系、銀河、超クラスターなどの最大規模の物質）の観点から理解しています。
これまでに、大統一理論（GUT）を見つけるためのすべての試み–別名。すべての理論（TOE）–これら2つの考え方の学校を統合することは失敗しました。ロングは、他の星系への科学的任務が新しい統合を非常にうまく提供できると主張し、それは宇宙が全体としてどのように機能するかについてより多くを学ぶのに役立つでしょう。
しかしもちろん、すべての最大の1つである人生の発見に言及しない限り、見返りの話は完結しません。たとえそれが微生物のコロニーだったとしても、科学的な影響は計り知れません。知的な種を見つけることの意味については、その意味は計り知れません。それはまた、人類が宇宙に一人でいるのかどうかという時代を超越した問題を解決します。
「インテリジェントライフを見つけることは、ゲームチェンジャーになるでしょう。もし私たちがそのような種と接触して知識を互いに共有した場合、これは私たちの科学だけでなく私たちの個人的な哲学にも大きな影響を与えるでしょう」とLong氏は語ります。 「これは古くからの人間起源の問題を考えるときに重要です。」
しかしもちろん、そのような任務を検討する前に、多くのことが発生する必要があります。手始めに、技術要件、さらには次のような技術的に実現可能な概念についても スターショット、事前に対処する必要があります。相対論的な速度での星間飛行に関連するすべての潜在的なリスクもそうです。
しかし何よりも、投資に対する科学的利益を最大化するためには、これらのミッションをどこに送るかを事前に知る必要があります。これが伝統的な天文学と天体物理学が大きな役割を果たす場所です。ロングが説明したように：
他の星系でミッションを開始する前に、まずそれらの系を訪問することの科学的価値を特徴付ける必要があります。これには、長距離の天文観測プラットフォームが必要になります。次に、プローブが打ち上げられると、宇宙距離スケールの測定値のキャリブレーションにも役立ちます。これにより、天文機器の改善にも役立ちます。したがって、宇宙とその場所について啓蒙されることを目指す種は、お互いを強化するので、両方の形式の探究を受け入れるべきであることは明らかです。
人類が星間ミッションに時間、エネルギー、リソースを投入する準備が整うまでには、何十年もかかるかもしれません。あるいは、既存の提案がすべての技術的およびロジスティック上の問題を解決するまでに数年かかるかもしれません。いずれにせよ、星間ミッションがマウントされると、それは重要で非常に歴史的なイベントになります。
そして、それが最も近い星系からデータを送り返し始めたとき、それは歴史上比類のない出来事になるでしょう。必要な技術の進歩は別として、必要なのは重要な投資を行う意志だけです。
