人類の現在の宇宙技術はまだ発展途上です。最終的に天の川銀河から脱出できる見込みはあるのでしょうか?

これはインターネット上でよく見られる質問です。実際のところ、この質問に対する答えはなく、私たちは推測することしかできません。もちろん、こうした推論は科学的発展の見通しに基づくものである場合もあれば、根拠のないナンセンスである場合もあります。本日、Space-Time Communicationは、科学の発展動向の観点から、この問題について友人たちと議論します。

現在、科学的観測により、天の川銀河は当初考えられていた10万光年をはるかに超え、直径20万光年の巨大で平坦な渦巻き銀河であることが示唆されている。その円盤は風車や台風の渦雲の模様のように見えます。その側面は陸上競技の円盤のように見え、中央が厚く、端が薄くなっています。

天の川銀河の中心部の厚さは約12,000光年、端の厚さはわずか数百光年、平均の厚さは約1,000光年です。この巨大な風車には 4 本の腕があり、2 本は長く、2 本は短いです。私たちの太陽系は、銀河中心（天の川銀河の中心）から約 26,000 光年離れた、短いオリオン腕の 1 つに位置しています。

さて、天の川の大きさが大体分かったので、天の川から飛び出せるかどうか、あるいはもっと早く飛び出すにはどうしたらいいかが分かります。

現在の人類の宇宙技術では、天の川銀河はおろか、太陽系外へ飛び出すことは不可能だ。地球から最も遠い人工探査機は、46年近く飛行し、238億キロメートルの距離を移動した。現在も秒速17キロメートルの速度で太陽系の外に向かって飛行中だ。太陽の重力半径が約1光年という計算からすると、太陽系から飛び出すには1万7000年以上かかることになります。

天の川銀河の脱出速度は秒速約120キロメートルで、これは天の川銀河の中心核の重力に抵抗して天の川銀河から飛び出すには秒速120キロメートルかかることを意味します。したがって、ボイジャー1号のような探査機は天の川銀河から飛び出すことはできず、たとえできたとしても数億年かかるだろう。

現在飛行中の最速の有人探査機は、2017年にNASAが打ち上げたパーカー・ソーラー・プローブです。惑星と太陽の重力を利用してすでに秒速100キロメートル以上に加速しており、現在も加速を続けています。 2024年12月に太陽コロナに突入すると予想されており、その時点では太陽表面からの距離はわずか600万キロで、速度は秒速200キロメートルに達する。

この速度は天の川から飛び出すのに十分です。もし人類がこの速度で宇宙船に乗って天の川から飛び立つとしたら、何年かかるでしょうか？それは、どのように進み、どのように天の川から抜け出すかによって決まります。天の川から銀河の端まで飛んでいくと、飛ぶ方向や方法はいくつかあります。

円盤の平面に沿って飛行する場合、座標は天の川銀河の中心から 26,000 光年離れており、天の川銀河の中心とは反対方向に飛行します。天の川銀河の半径が 10 万光年であることからすると、私たちはまだ天の川銀河の端から約 74,000 光年離れていることになります。秒速200キロメートルで飛行する場合、この端から飛び出すには1億年以上かかります。

もちろん、円盤に対して垂直に飛行する場合、1,000光年の厚さに基づいて、太陽系が円盤の真ん中にある場合、上下にわずか500光年になります。このように飛び立つには、たった 75 万年しかかかりません。しかし、この飛行方法は、決して天の川から飛び出す飛行とはみなされません。その端にある銀河中心の引力は依然として非常に強く、航空機は脱出するために依然として懸命に努力しなければなりません。

これらの速度は、無人探査機の速度にすぎません。有人宇宙船の速度記録は、いまだに前世紀のアポロ月面着陸のレベル、つまり最高で秒速約10.5キロメートルにとどまっている。さらに、生命維持システムの限界により、有人宇宙船は宇宙環境で長期間航行することができません。

現在、火星へ飛行する探査機は、一般的に秒速11.2キロメートルという第二宇宙速度に達します。実際、彼らは飛行中に惑星の重力のスリングショット効果を利用して加速し、秒速 22 キロメートル以上に達することができます。しかし、有人宇宙船がどれくらいの速度で飛行できるかについては、まだ合意が得られていない。アイアンマン・マスクのスターシップは、低軌道では秒速7.5キロメートルに達することができるとだけ述べており、火星に行くときにどのくらいの速度に達するかについては言及していない。

しかし、ネット上では、マスク氏がNASAと共同で光速エンジンを開発し、将来の宇宙船が1.3秒で月に到達し、13分で火星に到達できるようにするという、またしてもとんでもない発言をしたとの噂が流れている。しかし、まだ自慢の段階のこの噂については議論する必要はありません。私たちは、このテクノロジー狂信者が言ったことが、彼がこれまでしてきた自慢話のすべてと同様に実現することを願うしかない。

広く世間の注目を集めているのは、NASAが「原子力ロケット」の開発を正式に発表したことだ。つまり、ロケットの推進に原子力を使用するというもので、宇宙費用を節約できるだけでなく、火星到達時間を大幅に短縮できる。原子力ロケットの速度がどの程度になるかは明らかにされていないが、火星到達までの時間が45日に短縮されるということだけは明らかになっている。

昔の技術によれば、宇宙飛行士が火星まで往復するには500日かかります。原子力ロケット技術を使用すれば、所要日数はわずか90日となり、5.55倍短くなります。これを速度に換算すると、過去の宇宙船の平均速度は秒速22キロメートルに達し、原子力ロケットではこの速度を122キロメートルまで上げることができ、これは天の川銀河の脱出速度を超えている。

この宇宙船が深宇宙航行に適応するのに十分な生命維持およびメンテナンス用品を搭載できれば、天の川から水平および垂直に飛行するのに数百万年から数億年かかるだろう。この飛行方法は不可能であり、これほど多くの生命維持およびメンテナンス用品を運ぶことができる宇宙船はありません。

したがって、現在の航空宇宙技術と今後数十年間に予測される航空宇宙技術から判断すると、人類が天の川銀河から飛び出すことは不可能であるだけでなく、太陽系から飛び出すことさえも不可能である。

しかし、言及する価値のあるプロジェクトが 1 つあります。それは、NASA が米国政府の支援を受けて実施している 100 年前の宇宙船プロジェクトです。このプロジェクトは、100年以内に恒星間航行が可能な宇宙船を設計し、建造することです。この宇宙船は重量5万トン、核融合を動力源とし、光速の12％の速度で宇宙を移動でき、秒速3万6000キロメートルで飛行できる。

この計画が実現できれば、この手の宇宙船に乗って太陽系の外に飛び出して見てみるのは問題ないが、天の川銀河の外に飛び出すとなると、水平にも垂直にも何万年、何十万年もかかることになり、やはり非現実的だ。人間がこのような宇宙船で旅をする場合、片道の旅しか準備できず、宇宙船上で繁殖し、生命維持システムと生態系のリサイクルを実現しなければなりません。

それで人類は本当に絶望しているのでしょうか?私たちは決して天の川から飛び出すことはできないのでしょうか?

いいえ、アインシュタインの相対性理論によれば、光の速度限界を破り、高速宇宙旅行を実現できる理論が 2 つあります。私がこれを「航海」や「飛行」ではなく「横断」と呼ぶのは、これら 2 つの方法が実際には段階的な飛行ではなく、短時間で時間と空間のギャップを横断するものだからです。

これら 2 つの理論は、時空の折り畳みとワームホールの移動と呼ばれています。いわゆる時空折りとは、扇子のように、空間を折り紙のように折ることです。巨大な空間が障害となる。アリがハードルを乗り越える限り、扇風機が開かれると巨大な空間を横切ることになります。そして、ワームホールを横断するのは、山のトンネルを通過する列車のようなものです。本来は遠回りをしていた道も、山腹に穴をあけて通ればあっという間に到着できます。

これら 2 つの方法はどちらも長距離を素早く移動できるわけではなく、むしろ「魔法」を使って近道をすることになります。理論的には、これら 2 つの横断方法は、従来の速度と比較して、目的地に到達するまでの時間で光速よりも何倍も速く、上限はありません。つまり、数万光年、あるいは数億光年の距離に非常に短時間で到達できるのです。

時空の折り畳みと交差を実現する技術はワープエンジンと呼ばれ、ジャンプエンジンや超光速エンジンとも呼ばれます。強力なエネルギーまたは負のエネルギーによって駆動され、宇宙船の周囲に曲がった時空と通常の時空の「泡」を作り出し、時間の遅れなどの相対論の問題を安全に回避しながら、宇宙船が光速よりも数桁速い速度で異なる時間と空間を横断できるようにします。

ワームホールは、アインシュタイン・ローゼン橋または時空トンネルとも呼ばれます。この理論によれば、巨大な重力場の影響により、宇宙にはそのような時空トンネルが存在すると考えられています。将来的には、このような時空トンネルを人工的に作り出し、ワームホールの両端の開口部の安定性を維持して、遠く離れた別の時空に安全に旅することが可能になるかもしれません。

これら 2 つの技術は光速よりも何倍も速く目的地に到達できますが、光速限界の理論に違反するものではありません。これら 2 つの技術が実現すれば、人類が天の川銀河を旅したり、さらに遠くの銀河まで探検したりすることも難しくなくなるでしょう。

しかし、これら 2 つの理論や技術はまだ理論的研究と推測の段階、つまり SF の段階にあります。多くの科学者は技術的な実現可能性の調査とテストに入ったと主張しているが、いつ成功するかはまだ予測できない。

では、現時点ではSFの世界にあるこれらの技術は、本当に実現できるのでしょうか?

それは可能だと思います。人類の現在の認識はまだ非常に低いレベルにあるため、科学的発見と研究が継続的に深まるにつれて、宇宙と自然に対する人々の理解に新たな突破口が必ず生まれるでしょう。その時、人類の文明は新たなレベルに上昇するでしょう。その時、科学技術は驚くべき機械を作り出すことができるようになるだけでなく、人間自身も脆弱な肉体で生き続けることはなくなり、寿命が極めて長くなるなど、破壊的な変化を経験するでしょう。

だから、人類が死を求めず、殺し合うことなく相互利益のために協力し、環境と調和して共存し、長く続いていく限り、いつか天の川から抜け出す日が来ると私は信じています。この日は今から数百、数千年後に来るかもしれないし、あるいは一万年かかるかもしれない。これについてどう思いますか？議論を歓迎します。

これはSpace-Time Communicationからのオリジナル記事です。著者の著作権を尊重してください。ご理解とご協力をよろしくお願いいたします。