宇宙ゴミを除去するレーザーの開発

宇宙ゴミは、古い衛星やロケットの本体が軌道上で高速で衝突したときに形成されます。数ミリメートルの大きさの破片は、宇宙船や運用中の衛星に問題を引き起こす可能性があると考えられています。現在、世界的に宇宙関連活動が発展するにつれ、デブリの監視や除去の必要性が高まっています。日本を含め、世界中の多くの場所で衛星を利用してこの問題に取り組んでいます。

EX-Fusion の研究は、地上ベースのアプローチを宇宙ゴミの処分に適用することで変化をもたらします。 2023年10月、EX-Fusionは、宇宙ゴミの検出に使用される技術を所有するオーストラリアの請負業者であるEOS Space Systemsと覚書を締結しました。

同社はEOSスペースが運営する天文台内に高出力レーザーを設置する計画だ。第一段階では、地上からレーザーで狙うのが難しいことが多い、大きさが10センチ未満の破片を追跡するためのレーザー技術を構築する。

第2段階では、EX-FusionとEOS Spaceはレーザービームのパワーを上げてデブリの除去を試みます。アイデアとしては、破片の移動方向と反対方向からレーザーを照射して破片の速度を落とすというものだ。速度が遅くなると、破片の軌道は減少し、最終的には地球の大気圏に突入して燃え尽きる。

高出力レーザーは、物体を粉々に吹き飛ばすことができる兵器と関連付けられることが多い。しかし、EOS Spaceによれば、宇宙ゴミを除去するために設計されたレーザーは、兵器級のレーザーとはまったく異なるとのことだ。

現在のレーザー兵器は、金属を切断・溶接できるファイバーレーザーを使用することが多く、連続発射によって発生する熱によってドローンなどの標的を破壊できる。一方、宇宙ゴミ除去装置は、高速で移動するゴミに力を加えてブレーキのように減速させることができるダイオード励起固体レーザー（DPSS）を使用している。

EX-Fusion の代表的なレーザー核融合プロセスには、DPSS レーザーも含まれており、ミリメートルサイズの水素燃料ペレットの表面に衝突して圧縮し、核融合反応を引き起こすことができます。 EX-FusionのCEOによると、レーザーは宇宙ゴミの除去において核融合ほど強力ではないが、同じ技術的課題を抱えているという。これにより、宇宙ゴミの除去は核融合技術の商業化に向けた有用なテストケースとなる。

地上から宇宙ゴミを除去するEX-Fusionの計画は、精度とパワーに関連したハードルがまだあるが、装置が地球上にあるためアップグレードやメンテナンスが容易であるという利点がある。