太陽系に別れを告げ、ボイジャーは宇宙人に人類の愛を伝えたい

私は愛する人を見つけ、彼女のところへ飛んで行き、彼女に贈り物を差し出しました。それは美しい縞模様が刻まれた、固まった時間の小さなかけらで、浅瀬の海の泥のように柔らかい感触でした。

——「三体 死の果て」

1990年2月14日、バレンタインデー。

人類が作った宇宙船が太陽系の端に向かって猛スピードで進んでいます。

残っていたわずかなバッテリー電力では、宇宙船のすべての積載物を稼働させるにはもはや十分ではありませんでした。数え切れないほどの新しい世界を見てきたカメラが、今まさに電源を切られる。

その日、彼女は振り返って、自分が出発した場所を愛情深く見つめた。 60億キロ離れた、その鮮やかで色鮮やかな青い惑星は、星空に浮かぶぼんやりとした青い点にすぎません。

地球の様子を観察した後、彼女は太陽系に別れを告げる準備をしながら前進し続けました。

有名な「淡い青い点」の画像では、地球は画像の右側の赤い縞の中央下部にある青い点です。この画像は、科学的ではない幅広い文化的意義を与えられ、広く使用されてきました。映画「流転地球2」では、中国の外交官がこの写真を他国の当局者に見せた。出典: NASA

この宇宙船はボイジャー1号と呼ばれています。彼女は目が見えなくなる前に、地球がどんな様子だったかを思い出したいという気持ちに加えて、ラブストーリーについても考えており、恋する27歳の少女の鼓動を宇宙人に伝える覚悟をしていました。

01

愛の鼓動を記録する

宇宙人にラブストーリーを語る

ボイジャー1号とボイジャー2号は一対の「双子」宇宙船であり、深宇宙における人類の宇宙探査の最終段階を切り開くという使命を負っている。

1970 年代には、土星、木星、天王星、海王星の位置により、宇宙船はてこの作用を利用して、火星以外のすべての大きな惑星を一度に飛行し、探査できるようになりました。

ボイジャー宇宙船。出典: NASA

いわゆるレバレッジ飛行とは、天体の重力を利用して人工宇宙船を加速させるというものです。

航空機を歩く旅行者とみなすと、レバレッジフライトは無料バスに乗るのと同じことになります。飛行に必要なエネルギーと打ち上げの難易度が低減されるだけでなく、宇宙船の飛行速度も向上します。

2 機のボイジャー宇宙船の飛行過程。出典: NASA

科学者たちは、科学的探査を行うことに加えて、人類を地球外文明に紹介するというもう一つの使命をボイジャーに与えた。

2 機のボイジャー宇宙船には、デジタル情報が記録された黄金のレコードが搭載されています。

科学者たちは、いつの日か宇宙のどこかの片隅で、地球外文明がボイジャー号を捕獲し、黄金のレコードから画像や音声などの情報を解読し、そこから地球と人類について学ぶような光景が見られることを期待している。

ボイジャー号に搭載された金色のターンテーブル。出典: NASA

この任務を達成するために、NASA は学際的なチームを編成しました。

チームには科学者やエンジニアに加え、サイエンスライター、アーティスト、さらにはポップミュージック雑誌の編集者も含まれています。あらゆる分野の人々がブレインストーミングを行い、ゴールデンレコードディスクの豊富なコンテンツを作り上げました。

ボイジャーのゴールデンディスクに保存された画像には、ニュートンの最高傑作『自然哲学の数学的原理』の 6 ページが示されています。出典: NASA

エイリアンは、数学、物理学の公式、DNAの構造から私たちの科学レベルを知ることができ、タイタンロケット、宇宙飛行士、アレシボ電波望遠鏡などの写真から私たちの技術的能力を理解することができます。

中国語で「皆さんお元気ですか？とても寂しいです。お時間のあるときに遊びに来てください」という挨拶の音声も聞こえてきます。バッハの優美な「ブランデンブルク協奏曲第2番」から静寂な「高山と流水」まで、人間が作り出した音楽もお楽しみいただけます。

金のターンテーブルをボイジャー宇宙船の表面に取り付ける。出典: NASA

02

ゴールデンレコードにはラブストーリーもある

そして音楽について

1977 年 6 月、ゴールデン レコードのクリエイティブ ディレクターであるアン・ドルーヤンは、音楽の選択に困っていました。

彼女の意見では、中国文明は数千年にわたる長い歴史を持ち、中国の音楽はゴールデンレコードに記録されるべきだ。しかし残念なことに、彼女自身はこの分野に関する知識を持っていません。

そこで、27歳の彼はゴールデンディスクの責任者であるカール・セーガンに電話をかけ、国境を越えた才能を持つセーガンがこの難題について何らかのアドバイスを与えてくれることを期待した。

セーガンは天文学者、大衆科学、SF作家など複数のアイデンティティを持っています。ホーキングはかつてセーガンに『時間の簡潔な歴史』の序文を書くよう依頼したことがある。

過去2年間、ドゥルーヤン氏とサガン氏は同僚であり友人でもあり、仕事を通じて徐々に親しくなっていった。

最初、ドルーヤンの電話はつながらず、サガンの留守番電話が応答した。

そしてサガンが電話をかけ直すと、小説や映画でさえ想像できないことが起こった。何十分にも及ぶ電話の中で、二人の心は急速に近づき、愛の火花が散ったのだ。

これまで手をつないだり抱き合ったり、親密な関係を持ったこともなかったドルーヤンとサガンは、結婚して生涯を共に歩むことを決意した。

若き日のサガンとドルーヤン。出典: whalebonemag.com

恋に浸っている感覚を「恋愛脳」と呼び、これが一連の悲劇的な結末につながると「合理的に」信じる人もいます。

しかし、わずか数十分で爆発した愛の火花のおかげで、ドルーヤンとサガンはサガンが亡くなるまで20年以上も一緒にい続けることができたのです。

2019年現在、すでに70歳となったドゥルーヤン氏は、当時の興奮を今でもはっきりと思い出すことができる。

「私たちの家、仕事、心、昼と夜は、死が私たちを引き離すまで、その後20年間、幸せに一つのままでした。」

二人の仕事は愛の到来とともに終わることはなかった。かつて、ドルーヤンはセーガンにこう尋ねた。「数億年後にこの宇宙船を捕獲した地球外文明は、その当時の人間の思考を脳波から解釈できるだろうか？」

サガンの答えは、分からないのなら、試してみれば良い、というものでした。

そこで、ドルーヤンは研究室に入り、多くの脳波センサーを自分に取り付け、1時間瞑想しました。

この間、ドゥルーヤンは人類の発展過程におけるさまざまな政治的、歴史的問題について考えようと努めましたが、彼女の心の中にひらめいていたのは愛がもたらす喜びであることに気づきました。

この脳波は、ボイジャーのゴールデンディスクに記録された最も特別な記録でもあり、エイリアンに愛の鼓動を伝えています。

ドルーヤンの脳波は愛の美しいムードを記録し、それをボイジャーの金色のレコードプレーヤーに保存しました。出典: NASA

03

私たちの愛

無限の時間と空間における永遠の記録

ボイジャーの速度は、人間が作った宇宙船としては記録破りだ。しかし、広大な宇宙を前にすると、そのような速度は単に言及する価値もありません。

計算によれば、ボイジャーが次の恒星に到達するまでには4万年かかる。

宇宙を旅する過程で、さまざまな天体の爆発によって放出される宇宙線が、媒体に記録された情報を継続的に侵食します。

このため、この銅メッキのターンテーブルでは、エッチングされた情報が何億年も保存されるように、特別なシールド処理が施されています。

愛がドゥルーヤンの心にもたらした興奮もまた、長い時間の流れの中に流れ込んでいった。ボイジャー宇宙船の軌道を辿り、時間と空間の無限の延長の中で永遠を獲得した。

ボイジャー号はゴールデンレコードを持ち込んだが、レコードを再生するための「蓄音機」は搭載していなかった。

地球外文明がデータをうまく解読できるようにするために、研究チームは、宇宙の共通言語である物理学と数学を使って、エイリアンが表面の金色のターンテーブルを読み取るための指示書を書いた。

金色のターンテーブル表面の図の説明。実際のゴールデンレコードにはテキストは記録されていない。地球外文明が地球上のいかなる言語も理解することは不可能だからである。パターンが表す物理的なプロセスと数学的演算が何を意味するのかを、理解していただければ幸いです。出典: NASA

おそらくこの時点であなたはこう思っているでしょう。「エイリアンは私たちの取扱説明書を理解できるのか？」

心配しないで、ゆっくり聞いてください。

水素は宇宙で最も一般的な元素です。

科学者たちは、金色のターンテーブルの表面の図で、取扱説明書の基本的な時間単位が水素原子のスピン遷移時間であることをエイリアンに伝えようとしました。この時間単位に図に示した2進数を掛けると、読み取り時のターンテーブルの回転速度になります。

エンコーディング波形や情報のルールもグラフィックから取得できます。

ボイジャーがどこから来たのかを宇宙人に知らせるために、科学者たちは宇宙にある14個のパルサーに対する太陽系の相対的な位置を記録した。

宇宙では、それぞれのパルサーの周波数は独特です。他の情報を読み取ることができるエイリアンは、ターンテーブルに記されたパルサー周波数に基づいて太陽の位置を判断できるはずです。

数万年、数十億年にも及ぶ天体や宇宙の進化に比べると、人間の寿命は長くなく、パートナーと過ごす時間はさらに短いものです。

ドルーヤンとセーガンは、ボイジャーの将来を想像し、計画する中で、このことを深く感じていました。

同時に、彼らは皆無神論者であり、死後に人々が別の世界で再会できるとは信じていません。死は二人を引き離し、すべてが終わります。だから一緒に過ごす時間を大切にしてください。

中年のサガンとドルーヤン。出典: carlsagan.com

サガンの死から7年後、ドルーヤン氏は記者団とのインタビューで「サガンと再会できるとは思っていない」と語った。

大切なのは、私たちが一緒に過ごした20年間で、人生がいかに短く貴重であるかをはっきりと学んだことです...

私たちが生き、一緒にいるすべての瞬間は奇跡です。説明のつかない超自然的な奇跡ではなく、寛大で親切な偶然です...宇宙で私たちがお互いを見つけたことは美しいことです。 ”

『コスモス』はカール・セーガンの最も古典的な科学普及作品です。この本にはデータ分析や計算による推論はなく、むしろ歴史、芸術、哲学の観点から科学的認識を検討しています。

この本の最初のページで、セーガンはこう書いている。「アン・ドルーヤンへ。宇宙の広大さと時間の果てしない中で、アンと同じ惑星で同じ時間を共有できたことを幸せに思います。」

セーガン著『コスモス』第1ページからの引用。出典：電子書籍「コスモス」

04

遠くへの憧れと愛を抱き、遠くへ航海する

2機のボイジャー宇宙船の探査により、私たちにはまったく新しい世界が開かれました。木星とその衛星を通過した際、彼らは地球外で初めて海、火山、そして雷を目撃した。

ボイジャーが捉えた木星の大気の微細構造。出典: NASA

ボイジャーが捉えた木星の衛星の火山活動。出典: NASA

土星とその衛星を通過した際、彼らは土星の環の息を呑むほど精巧な構造を目撃し、タイタンと呼ばれる衛星が地球に似た大気を持っていることを発見した。

ボイジャーが撮影した土星の環の疑似カラー写真。出典: NASA

天王星と海王星の通過時に、地球上の人々は初めてこの2つの巨大ガス惑星の美しい姿をはっきりと見ることができ、また海王星の「横たわる」特殊な磁場も初めて発見されました。

ボイジャーが撮影した海王星の全景。出典: NASA

太陽風のヘリオポーズを突破した後、彼らは初めて、向かってくる風の新たな変化を感じ、星間物質の吹き付けを感じました...

ボイジャー1号がヘリオポーズを通過した際の密度データ。点線で示された場所では、より濃い風が自分に向かって来ていて、星間物質に吹き飛ばされているのを感じました。出典: ネイチャー・アストロノミー

人類の限界を広げるあらゆる探検と同様に、ボイジャーの旅は壮大であると同時に困難でもありました。

ボイジャー1号の打ち上げ中、タイタンIIIEロケットの第2段で燃料漏れが発生し、十分な推力が得られませんでした。

その後の軌道投入ミッションを担当し、予備燃料を使い果たしたセントール上段ロケットのおかげで、ボイジャー1号は予定の軌道に送り込むことができた。

ボイジャー1号を打ち上げたタイタンIIIEロケットは、打ち上げの瞬間に離陸しました。この打ち上げにより、ボイジャー1号はほぼ故障するところだった。出典: NASA

ボイジャー2号が打ち上げられたとき、ロケットの振動と回転により、ボイジャー2号の制御システムは無限ループに陥り、主システムとバックアップシステムの間を絶えず切り替わるようになりました。

ある時点で、ボイジャー2号は反抗的な子供のようになり、地上から送られるいかなる指示にも従うことを拒否しました。幸運なことに、エンジニアたちは時間内に障害箇所を特定し、問題を無事解決しました。

ボイジャー2号は海王星を通過した際、海王星の北極の表面からわずか5,000キロメートルしか離れていなかった。海王星の強い重力により、少しでもずれると通常の軌道から外れる可能性がある。

地球からの制御指示の送信には 200 分以上かかるため、リアルタイムで修正するのは困難です。慎重な計算と事前の計画により、ボイジャーはついに何の危険もなくフライバイを完了し、さらに深宇宙へと飛び続けました...

恋人と一緒に星空を眺めるのは楽しくてロマンチックなこと。地球から見ると、ボイジャー1号と2号はそれぞれへびつかい座と望遠鏡座に位置しています。

次のデートでは、星と海にまで届くこのラブストーリーを恋人に語ってみてはいかがでしょうか。

ボイジャー1号の空における位置の変化。写真の黄色い線は黄道です。出典: NASA

今から数万年、あるいは数億年後、遠い宇宙の他の文明が人間とは何かを理解しようとするとき、彼らが目にするのは、恋人たちが互いの目を見つめ合ったときの心のさざ波だけだろう。

ボイジャーが撮影した小さな青い点の上で、血縁関係のない人々が「愛」という感情によって新しく親密な関係を築き、新しい生命が生まれ、「地球」というこの惑星が決して沈黙したり荒廃したりしないものとなっている。

太陽系端探査を成功させるには、新しい科学的問題、深い技術的基礎、洗練された設計の実装が必要です。

これには、並外れた勇気と、学術的および工学的訓練を受けた多くの人々の効率的な組織化が必要であり、全員の献身と努力を結集して最終的な成功を実現します。

しかし、この一見真面目で合理的な取り組みの「本来の意図」は、実は、はるか遠くの原始的で素朴な世界への人々の憧れ、つまり、外に出て未知の世界がどのようなものかを見てみたいという思いなのです。

数年後には、ボイジャーのRTGバッテリー内の同位体燃料がほぼ枯渇し、地球との最も基本的な通信を維持するのに出力電力が不十分になるでしょう。

宇宙の果てしない寒さと孤独の中で、ボイジャーは二度と故郷の音を聞くことはないだろう。しかし、彼らの距離と愛への憧れは、星々の間で永遠の命を与えるでしょう。

「この物語は、最もシンプルな愛の言葉「私の最愛の人」から生まれました。」

火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）が撮影した、火星のハート型の衝突クレーター。出典: NASA

注1：これは劇作家廖一美の戯曲『琥珀』のあとがきの一文です。この劇のリハーサルは彼女の夫である孟静輝が監督した。

注 2: ボイジャー計画は、ボイジャー 1 号とボイジャー 2 号という 2 つの宇宙船で構成されています。簡潔にするために、この記事では、共通の説明を参照するときに「ボイジャー」を使用します。

注 3: 航海と航空の慣例に従い、この記事では宇宙を探索する宇宙船を「she」と呼んでいます。

参考文献:

[1]https://www.inverse.com/article/38297-carl-sagan-birthday-ann-druyan-love-letter

[2]https://www.nationalgeographic.com/science/article/dear-voyager-how-your-billion-year-journey-carries-true-love

[3]https://blogs.scientificamerican.com/basic-space/voyager-a-binary-love-story/

制作 |科学普及中国

著者: 李慧超 ハルビン工業大学 (深圳)

プロデューサー｜中国科学博覧会

提出者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

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