私の国の地球近傍小惑星防衛ミッションが暴露されました。地球を脅かす小惑星はいくつあるでしょうか?

最近、中国工程院の院士である呉維仁氏は中国科学技術協会の年次総会で、中国が今後10年以内に地球近傍小惑星防衛ミッションを実施することを明らかにした。小惑星とは何ですか?それは地球にとってどれほどの脅威なのでしょうか?衝撃から守るには？

文：陳永潔記者 写真・文編集：陳永潔

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焦 衛新（北京大学地球宇宙科学学院教授）

10月22日、中国深宇宙探査実験室所長兼主任科学者で中国工程院院士の呉維仁氏が中国科学技術協会年次総会で今後15年間の同国の宇宙探査計画を発表した。この計画には、2030年頃の有人月面着陸と、今後10年以内の初の「地球近傍小惑星防衛ミッション」が含まれている。

▲中国深宇宙探査研究所所長兼主任科学者で中国工程院院士の呉維仁氏は、中国科学技術協会第25回年次大会で、今後10年以内に初の「地球近傍小惑星防衛ミッション」を開始すると明らかにした（写真提供/Visual China）

呉維仁院士はまた、地球から数千万キロ離れた数十メートルの大きさの小さな天体を狙い、そこから1000万キロ離れた場所に衝突体を打ち上げて軌道を変え、その効果を評価するという、地球近傍小惑星防衛ミッションの具体的な実践についても詳しく紹介した。このミッションの目的は、小惑星の地球への衝突を防ぐ能力を検証し、「正確に衝突させ、押し出し、計測し、明確に説明する」という目標を達成することです。小惑星とは何ですか?小惑星は地球にどれほどの脅威をもたらすのでしょうか?小惑星の衝突から身を守るには？

地球に脅威を与える小惑星は2,000個以上知られています。

小惑星はどのように定義されますか?アメリカ航空宇宙局（NASA）は、下限は直径1メートルと定義していますが、直径10メートルだと考える人もいます。なぜ10メートルと定義されているのでしょうか?北京大学地球宇宙科学学院の焦衛新教授は、直径10メートル以上の小惑星は地球の大気圏に突入しても燃え尽きることはなく、少なくとも一部の流星体は地球の表面に落下すると説明した。

▲地球の大気圏に突入して燃え尽きる小惑星の画像（写真提供：Visual China）

小惑星は、その位置によって、地球の近くを周回する地球近傍小惑星、火星と木星の間に分布するメインベルト小惑星、トロヤ群小惑星の 3 つのタイプに分けられます。

▲小惑星は位置によって、地球近傍小惑星、メインベルト小惑星、トロヤ小惑星に分類されます（画像提供：Jiao Weixin）

地球近傍小惑星としては、近日点（地球と太陽の最も近い距離）が1.3AU未満（AUは天文単位で、地球から太陽までの平均距離は1AU、約1億4,960万キロメートルに相当）という要件を満たすものが地球近傍小惑星とみなされます。地球近傍小惑星は、位置の違いによってアモール、アポロ、アタン、アッティラに分類されます。

地上の望遠鏡の性能が向上したことにより、数メートルの大きさの小惑星も観測できるようになりました。 2021年現在、科学者たちは27,000個の地球近傍小惑星を発見しています。

▲発見された地球近傍小惑星（写真提供：交通維新）

「地球近傍小惑星の研究は、主に天体間の大規模な衝突を避けるために非常に重要である」と焦維新氏は説明した。地球にとって潜在的に危険であると考えられる小惑星は、記号 PHA で示されます。 2021年2月2日現在、科学者は合計2,216個のPHAを発見しており、これは地球に潜在的な脅威をもたらす小惑星が2,000個以上あることを意味しています。

▲地球の最小軌道ランデブー距離（写真提供：交通維新）

しかし、これら 2,000 個を超える小惑星は確実に地球に衝突するのでしょうか?不確か。 「これらの天体が地球に衝突するとより危険だと言っているだけです。また、小惑星は小さすぎるため、その軌道は大きな天体の影響を受けやすいです。科学者は地球に災害は起こらないと予測していますが、他の天体の影響を受けた後、どんどん近づいてくるかもしれません。現在、地球にとって潜在的に危険であると思われるものもいくつかありますが、他の要因の影響により、どんどん遠ざかっており、データは動的に発展しています」と焦維新氏は説明した。

地球への小惑星の衝突は根拠がないわけではない

「地球への小惑星の衝突は根拠のないものではない」と焦維新氏は強調した。 2013年2月15日、ロシアのチェリャビンスクで小惑星の衝突が発生しました。小惑星が大気圏に突入したとき、上空に長さ約10キロメートルの軌跡を残した。小惑星の主な破片はチェバルクル湖に衝突した。この事件で1,491人が負傷した。

▲2013年2月15日、ロシアのチェリャビンスクで小惑星衝突が発生（写真提供：Jiao Weixin）

歴史を通じて、地球は大きな大変動を経験しており、約 200 個の隕石クレーターが確認されています。地球の変化、河川の流路の変化、その他の理由により、一部の隕石クレーターは特定できなくなっています。

ツングースカ大爆発は、1908 年 6 月 30 日午前 7 時 17 分、現在のロシアのシベリア上空で発生しました。当時の推定では爆発の威力はTNT火薬2000万トンに相当し、2150平方キロメートル以上の地域にある8000万本以上の樹木が焼失した。

現在、直径約60～190メートルの小惑星が、地上約6～10キロメートルの高度で大気との激しい摩擦により爆発し、不均一な加熱とツングースカの森全体の破壊を引き起こしたというのが一般的な見解です。

▲ツングースカ大爆発の想像図（写真提供：交通維新）

地球への小惑星衝突の危険が依然として存在するのには、主に 3 つの理由があります。第一に、膨大な数の物体がまだ発見されていないことです。私たちが観察した数はわずか10％程度です。まだ発見されていない天体はたくさんあります。これらの天体は地球に衝突する危険性があるのでしょうか？まだよく分かりません。 2020年8月中旬、「2020 QG」と番号が付けられたSUVサイズの地球近傍小惑星が地球の至近距離を通過した。まさに出発しようとした瞬間、NASAの探査機によって発見されたが、これは6時間後の出来事だった。

2つ目の理由は、短周期彗星などの招かれざる客が突然現れ、偶然に太陽系内に侵入し、人類がその軌道を判定することがさらに困難になることです。例えば、シューメーカー・レヴィ第9彗星は、1994年7月8日に木星の強い重力の影響で21個の小さな破片に分裂し、1994年7月16日に時速21万キロメートルの速度で木星の南半球に衝突しました。最も威力が大きいのはG破片で、TNT火薬換算で6メガトンに達し、その破片が引き起こす「傷跡」は地球の直径よりも大きいと予想されています。

▲シューメーカー・レビー９彗星が木星に衝突（写真提供：Jiao Weixin）

シューメーカー・レヴィ第9彗星の木星への衝突は、太陽系における木星の「宇宙掃除機」としての役割を浮き彫りにした。その強力な重力は多くの彗星や小惑星を吸収することができます。彗星が木星に衝突する確率は地球の2,000～8,000倍です。地球は非常に有利な位置にあり、木星によって保護されているため、居住可能な惑星となっています。

3 番目の理由はヤコフスキー効果です。これは、小惑星が太陽光を吸収して熱を放出するときに、小惑星に小さな圧力を発生させるものです。例えば、小惑星 6489 ゴレフカの観測によれば、その位置は 1991 年から 2003 年の間に予想よりも 15 キロメートル移動しました。

▲ヤコフスキー効果の模式図（写真提供：交通維新）

さまざまな方法で小惑星の脅威を排除できる

小惑星が地球に衝突する危険性はどれくらいですか?小さいものの方が数が多いので確率が高くなります。統計法則によれば、直径が30メートル未満であれば上層大気で分解し、通常は地上で死傷者を出すことはない。直径が30メートル以上100メートル未満のこの天体は、下層大気で燃えて崩壊し、地上に局所的な衝突を引き起こすでしょう。

直径が100メートル以上300メートル未満の小惑星は地球の表面に直接衝突し、直径数キロメートルのクレーターを形成する可能性があります。その結果生じる塵の毛布は、直径 10 キロメートルの領域に影響を及ぼすことになります。

直径が300メートル以上600メートル未満の小惑星は、25,000年の間隔で約50万人の死者を出す、最小レベルの地球規模の災害を引き起こすでしょう。

直径が600メートル以上1,000メートル未満の小惑星は、7万年以内に死者約500万人を出す中程度の地球規模の災害を引き起こすだろう。

直径が 1 km を超え 5 km 未満の小惑星は、地球全体に被害を与え、10 億人以上の死者を出すほどの大きさで、数百万年に 1 回程度発生します。

焦維新氏は、人類が小惑星の衝突を避けるための主な対策が10あると紹介した。 1つ目は、観測を強化し、軌道状況を把握するための早期予測を行うことです。第二に、動的衝撃により軌道が変わります。 3番目に、軌道を変更するロケットを設置します。 4番目は、ソーラーセイル推進です。 5番目は重力トラクターです。 6番目は、小惑星の近くで核爆発が起こることです。 7番目は、小惑星内部での核爆発です。 8番目は、マスプロジェクターです。 9番目はレーザーアブレーションです。 10番目は、太陽エネルギーを利用して物質を気化させ、推力を発生させます。

その中で、動的衝撃のための探査機を打ち上げる計画はすでに実行されている。アメリカは2021年11月、比較的近い天体に向けて2機の衛星（DART）を打ち上げ、直径約780メートルの大型小惑星と、直径160メートルの「小型衛星」に衝突させた。

▲DART小惑星方向転換試験ミッション（写真提供/交通維新）

1996 年 1 月には、「地球近傍小惑星年代測定」探査機が宇宙に打ち上げられました。その使命は「エロス」小惑星を周回し、着陸して小惑星の秘密を探ることだった。小惑星への飛行中、探査機は16万枚の写真と大量の貴重な資料を地球に送信し、科学者に他の小惑星や彗星の将来の探査のための多くの重要な参考資料を提供した。最終的に、探査機は32億キロメートルの距離を飛行した後、小惑星「エロス」の軌道に無事入り、探査を開始しました。

▲2001年2月12日、米国の「地球近傍小惑星年代測定」無人探査機が小惑星「エロス」への着陸に成功し、史上初の探査機と小惑星の遭遇を達成した（写真提供/NASA）

2014年、日本は小惑星探査機「はやぶさ2」を打ち上げ、接触・離脱方式で小惑星のサンプルを採取し地球に持ち帰った。

▲日本が小惑星探査機「はやぶさ2」を打ち上げる（写真提供：Jiao Weixin）

今年4月24日の中国宇宙記念日に、中国国家宇宙局の呉延華副局長は、中国はまず地上と宇宙での小惑星監視・早期警報システムの構築を強化しなければならないと初めて対外的に明らかにした。それらをカタログ化するだけでなく、どれが最もリスクが高いかを分析して判断することが重要です。これらの脅威を排除することが可能かどうかを判断するために、技術的な研究と努力を行う必要があります。

中国は小惑星探査能力を向上させると同時に、地球近傍小惑星防衛システムの構築も開始する必要がある。呉延華氏は、中国は第14次5カ年計画の終了時、あるいは2025年、2026年に、脅威となる小惑星の接近観測、接近衝突の実施、軌道変更の技術実験に努め、小惑星やその他の地球外天体が地球に及ぼす脅威に対する中国の今後の対応に新たな貢献をすると明らかにした。