2014年12月08日



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太陽系の宇宙線量が異常に増加している : 仮にオリオンが 2020年代に有人火星ミッションをおこなった場合「 300日」で宇宙飛行士たちの身体は被爆の限界値に達する



太陽活動の低下によって太陽系内の宇宙線量がかつてないほど増大している

先日のスペースウェザーに、米国ニューハンプシャー大学の研究者たちが発表した論文の概要が記事となっていました。

その論文は、

「太陽系内の宇宙線量が増えている中、月や火星などへの有人宇宙ミッションは可能なのか」

という内容のものです。

先日、 NASA のオリオンという新型の宇宙船の試験飛行が成功しました。

Orion.jpg
・オリオンのイメージ図。Wikipedia より。

オリオンは、将来的に火星への「有人」ミッションのために計画が進められているものです。

新型宇宙船オリオン打ち上げ成功 米、有人火星探査照準
朝日新聞 2014.12.06

米航空宇宙局(NASA)は5日午前7時すぎ、2030年代の火星有人探査を目指して開発中の新型宇宙船「オリオン」の無人試験機を、フロリダ州のケネディ宇宙センターに隣接する空軍基地から初めて打ち上げた。地球をほぼ2周して約4時間半後に太平洋に着水した。

とあり、「乗り物」のほうは順調に計画が進んでいるようなのですが、

しかし、乗り物は大丈夫でも、「有人飛行ミッション」となりますと、中の人間のほうが無事でなければどうにもならないわけですが、ニューハンプシャー大学の研究者たちの研究では、現在の、つまり 2014年の宇宙線の状況での宇宙線からの被曝量を計算した結果、

30歳の男性の宇宙空間滞在の限界日数は 700日

と計算されました。

ここでの「限界」というのは宇宙線からの放射線被爆で生命維持に重大な影響が出るまで、という意味での限界のことです。

1960年代などでは、「滞在可能日数が 1100日」もあったのですが、現在そのようになっている理由は「太陽系での宇宙線量が増えている」ことにあるそうです。

宇宙線が増えている理由は、太陽活動がかつてない弱さを見せていることと関係します。

まずは、そのスペースウェザーの記事をご紹介します。



GROWING PERIL FOR ASTRONAUTS?
Spaceweather 2014.12.06


宇宙飛行士に危険なほど(宇宙線が)増えている?


12月5日、 NASA のオリオンの試験飛行が無事に成功した。しかし、同じ日に発刊された科学誌スペース・ウェザー( Space Weather )は、将来の深宇宙探査にとっての危険因子が成長していることを指摘している。

それは「宇宙線」だ。

この記事は、ニューハンプシャー大学のネイサン・シュワドロン( Nathan Schwadron )氏と研究チームによって書かれたもので、記事のタイトルは、

「悪化し続ける銀河宇宙線環境は、深宇宙への有人飛行探査を妨げる要因となるのだろうか?」

というものだ。

NASA の月周回無人衛星ルナー・リコネサンス・オービター( Lunar Reconnaissance Orbiter )に搭載されている宇宙線望遠鏡から送信されたデータを使用した結果、シュワドロン氏たちは、増加し続ける宇宙線の流れは、長期間にわたる宇宙ミッション(たとえば、月や火星など)のショーストッパーになるもの「ではない」と結論付けた。

銀河宇宙線は、宇宙ミッションの期間を制限し、宇宙飛行士に悪い影響を与える重要な要素だ。

下のグラフは、その論文にあるもので、30歳の宇宙飛行士が放射線の被曝量の限界に達する前に、宇宙空間で過ごすことのできる可能滞在日数を示している。


mission-duration.gif


このブロットによれば、2014年に、1平方センチメートルあたり 10グラムのアルミニウムのシールドで保護された中で、30歳の男性の場合、被曝量の限界に達するまで、深宇宙で 700日過ごすことができることを示している。

しかし、1990年代初めでは、同じ年齢の男性宇宙飛行士は、深宇宙で 1000日過ごせていた可能性をも示している。

何が起きているのか?

実は、宇宙線が激化しているのだ。

銀河宇宙線は、高エネルギー光子と素粒子の混合物のようなもので、超新星爆発のような暴力的な出来事によって、光速近くまで加速されている。

宇宙飛行士たちは、太陽の作用によって部分的に宇宙線から保護されている。

太陽の磁場と太陽風が結合すると、浸透性のある「シールド」が作られるため、太陽系外からのエネルギー粒子を避ける作用を持つ。

シュワドロン氏のチームの論文は、現在、問題が存在していることを指摘する。

「太陽と太陽風は、現在、非常に低い密度と弱い磁場強度であり、このような弱い状態は宇宙時代には観察されたことがなく、前例のない状態だ。非常に弱い太陽活動の結果として、我々は現在、宇宙時代に観測されたものとしては最大の宇宙線の流れを観測している」

宇宙線の太陽活動による遮断作用は、11年周期の太陽活動最大期には強くなり、太陽活動最少期には弱くなる。現在は太陽活動の最大期なので、本来ならば宇宙飛行士が飛行するのに最も適した時期であるはずだが、そうなってはいない。

なぜなら、2011年から2014年までのサイクル24の太陽活動最大期は歴史的な太陽活動の弱さとなっており、そのため、太陽系に侵入する宇宙線の量が異常な数値となっているのだ。

この状況に対して、一部の研究者たちは、この太陽の挙動が、太陽が長期的な太陽活動極小期への変化を特徴づけるものなのではないかと疑っている。

仮に、太陽活動と太陽磁場がさらに弱くなった場合、宇宙飛行士が地球から遠く離れた宇宙空間へ行くことのできる日数は減り、宇宙ミッションの状況はさらに悪化するだろう。





以上がその記事です。

翻訳中に「長期間にわたる宇宙ミッションのショーストッパーになるもの「ではない」」とした部分があるのですが、ショーストッパー( show stopper )の大体の意味はわかるのですが、それでは、どう訳しても、

「宇宙線はミッションの妨げにはならない」

というようなニュアンスになってしまいまして、上でもそのような感じとなっているのですが、シュワドロン教授は、「宇宙線はミッションの妨げになる」という主張を持つ人です。

それはともかく、NASA はオリオンの「有人飛行」をいつ頃行おうとしているかというと、12月6日の CNN の「宇宙船「オリオン」、初の無人試験飛行に成功」によれば、

今回の試験飛行で、オリオンは、1972年に月に到達したアポロ17号以来、有人飛行向けに設計された宇宙船としては、地球から最も遠い場所に到達した。2021年にオリオンで初の有人宇宙飛行を目指すNASAは、試験飛行の成功に自信を強めた。

ということで、

> 2021年にオリオンで初の有人宇宙飛行を目指すNASA

ということを踏まえて、上の記事に出てきたグラフをもう1度別の観点から見てみます。

cosmic-ray-2020.gif


2020年代は太陽活動の最少期に当たるため、予測では、最大のシールドを使った場合でも、300日以上、宇宙空間にいた場合は、宇宙飛行士たちは被爆による被害を免れない(「致命的」と表現されていますので、生死に関わるという意味かとも思います)という予測となっています。

それでは、もし火星に行くとした場合、その有人火星ミッションにはどの程度の時間がかかるのか。

つまり、「どのくらいの期間、宇宙飛行士たちは宇宙線に曝露され続けるのか」ということなんですが、これに関しては、とてもわかりやすい答えが、JAXA などが子ども向けに開設している「宇宙科学研究キッズサイト」の

人が乗ったロケットは宇宙のどの辺まで行ったことがあるんですか?

という質問に対しての答えにこうあります。

答え

月です。地球から月までは約38万キロメートル。月面に人類最初の一歩をしるしたアームス卜ロング船長たちをのせた「アポロ11号」では、月に着くまで、約102時間(4日と6 時間)かかりました。

人類が次に目指しているのは、火星です。NASA(アメリ力航空宇宙局)は2025年ごろを目指して有人火星探査を計画しています。

しかし、火星まではもっとも接近したときでも、約5500万キロメートルもはなれています。月の140倍以上です。現在の技術では、もっとも燃料を使わない方法で飛行すると、約250日(8ヵ月)かかります。1年くらい火星で調査を行うと、地球を出発してからもどってくるまで3年近くもかかってしまいます。

とありまして、

> 地球を出発してからもどってくるまで3年近くもかかってしまいます。

もう何をどうしても「無理」という気もするのですが……。

それに加えて、過去何度となく取り上げていることではありますけれど、過去記事、

現実化する「太陽活動の休止」 : 現在の太陽活動は「過去1万年で最も急速な減衰」を見せている
 2014年01月18日

などにありますように、現在、ただでさえ弱い太陽活動は、さらに加速度的にその活動が弱くなっていくという予測が多く出されています。

sun-sleep-2.gif
BBC

この太陽活動が、地球の寒冷期と関係するかもしれないことは、先日の、

元 NASA の気候学者が「地球はすでに今後30年以上続く寒冷期、あるいはミニ氷河期に突入した」と断定
 2014年12月04日

でふれたばかりですが、これが「宇宙計画」とも関係してくるかもしれないという話でもあります。

上にあります BBC の「太陽は眠りについてしまったのだろうか?」という記事では、英国の科学者が「現在の太陽はマウンダー極小期に向かった時のステップと似ているように感じます」と語ったことが記され、続いて、マイク・ロックウッド( Mike Lockwood )という科学者の考えが以下のように記されます。

現在の太陽活動の減少の速度は過去1万年で最も急速だという。そして、「今後 40年以内にマウンダー極小期と同じ状況となる可能性は 20パーセント程度の確率だ」と語る。

また、ロックウッド氏は、太陽活動の減少はジェット気流の動きに影響を与えると考えているという。これは長期間に渡って寒い冬が訪れる可能性を示唆している。特に、ヨーロッパ北部は暖かな大気が遮断されるため、数十年にわたって非常に寒く凍結した冬になる可能性がある。

これが、今年のはじめ頃の 2014年1月17日の記事で、そして今、実際に、寒冷化の兆しのような状況が各地で見られるわけですが、今回は寒冷化のことは置いておいて、問題は、

「今後、さらに太陽活動が弱くなる」

という可能性を指摘する科学者たちが多くなっているということです。

太陽系の外から太陽系の中に飛び込んでくる宇宙線は、太陽磁場によって、太陽系への侵入を少なくしている面があります。

現在の太陽活動がさらに弱くなっていった場合、太陽系内の宇宙線量はさらに増えることになり、宇宙飛行士たちの宇宙滞在可能期間はさらに短くなっていくということになります。

数日で到着する月ならともかく、上にありますように、火星のミッションは、「行ってすぐ帰ってきても 500日間も宇宙線の曝露を受ける」ことになり、有人火星計画というのは、ほとんど絶望的に無理なミッションなのではないでしょうかね。

火星へ向かう途中で宇宙飛行士たち全員の被爆限度量が限界に達してしまいます。

そもそも、火星より 140倍近い距離にある「月に行く」ということに関してだけでも、世の中ではいろいろな意見の対立が存在するわけです。

過去記事、

人類は本当に「ヴァン・アレン帯を通過して月に行ったことがあるのだろうか?」という疑問を各地で噴出させている NASA の次世代宇宙船オリオンのミッション
 2014年10月31日

でも書きましたが、宇宙空間に行くということは、磁場で保護されている地球表面とはまったく違う環境に行くことになり、宇宙線だけではなく、太陽からも太陽風と呼ばれる電子と陽子の嵐が、秒速数百キロメートルなどという速さで飛び交っています。

それでも、宇宙船内にいる限りは、シールドもありましょうが、「月面着陸」ともなると、大気のない月面などは、「立っているだけで即死するレベルの放射線が存在する」という意見もあります。(なので、月面に立ったアポロの乗員たちが着用していた宇宙服は現在でも開発不可能なくらい高度な技術が使われたシールドだったのだと思います

どうも、この「有人宇宙計画」というものには、すべてにおいて「無理感」が感じられるのですが、そのあたりの実際のところはどうなんでしょうかね。




オリオン計画が『カプリコン1』化するのは勘弁してほしい

この「火星ミッションは宇宙線量から考えて無理」という意見は、以前から報道で目にしていました。

今年10月に書きました、

人類は宇宙へは行けないし、異星人たちも地球には来られないことを悟る中、人々から「神の存在が消えていっている」ことも知る
 2014年10月29日

の中に、以下の記事をご紹介したことがあります。

mars-mission-radiation2.gif
Daily Mail

あれ? 今読み直しましたら、この記事で紹介されているのは、今回のスペースウェザーに出てくるニューハンプシャー大学のネイサン・シュワドロン教授その人でした。

どうやら、論文発表前に語っていたということになるようです。
上のデイリーメールでの教授の発言の内容は、

・現在、太陽活動が減少しており、宇宙放射線量が増えている。

・今後さらに太陽活動が減少した場合、その場合での放射線の推定値から計算すると、30歳の男性の宇宙飛行士を想定した場合、約 320 日で放射線量が生命に危険が及ぶレベルに達する計算となる。

・この計算から、火星に到着する前に身体が破壊される可能性がきわめて高い。

というもので、主張としては、やはり「人類は火星には行けない」となっているようです。

国際宇宙ステーション(ISS)などは、ヴァン・アレン放射線帯という、放射線帯の内側にあるわけで、地球の磁場の保護下にある場所にありますが、それでも、JAXA の放射線被ばく管理というページには、

> ISS滞在中の1日当たりの被ばく線量は、地上での約半年分に相当することになります。

とあるように、かなりの被爆を受けているのですが、ヴァン・アレン帯の外の深宇宙にいくと、こんなものでは済まないはずで、しかも「それが2年くらい続く」わけです。

そのことに関しては、当然、 NASA は知っているはずです。

そして、これは時間をかけて研究すれば解決するという問題ではないと思われます。

NASA が宇宙線の宇宙飛行士への影響を考えていないということはないでしょうし、そして今後、太陽活動が低下して、宇宙線がさらに増加していくであろうことも予測しているはずです。

しかも、太陽活動の極小期である 2020年頃から有人試験飛行をおこなうとしているわけですが、上のような「無理な条件」が重なっていくことを考えていると、 NASA は本気で火星に人類を送り込む気があるのだろうか・・・と、さすがに考えてしまいます。

それとも、それこそ私が中学2年の時に映画館で観た『カプリコン1』そのままの世界になってしまうのか。下の太字は私によるものです。

カプリコン・1 - Wikipedia

人類初の有人火星探査宇宙船カプリコン1号が打ち上げられる事になった。しかし、その打ち上げ数分前、乗組員たちは突如として船内から連れ出され、砂漠の真ん中にある無人となった古い基地へと連れて行かれた。

そこで、本計画の責任者から、カプリコン・1の生命維持システムが故障したため有人飛行が不可能になった事を告げられ、政治的な問題で計画が中止出来ないので、火星に行ったという事実の捏造を行う事を命じられた。

人々と科学を裏切る結果になる事を嫌った飛行士達は最初は拒否したが、家族の安全を人質に取られ、やむなく承服した。こうして、火星往復の間や火星探査の様子などを、この基地で収録するという大芝居が始まった。

capricorn-one.jpg

▲ 米国映画『カプリコン1』(1977年)より。砂漠に立てられたスタジオで、「人類初の火星着陸」を演じさせられている乗組員たち。


ちなみに、『カプリコン1』は、普通に面白い映画です。
中学2年の私でも楽しめたのですから、対象年齢も広いと思います。

こんなことにはなってほしくないですけれど、かといって、「生命維持不可」というようなミッションを無理矢理おこなうというのも人道的なことではない気もしますし。




宇宙線は悪いだけではないことも確かですが

しかし、ここまで「宇宙線は人体に良くない」という部分ばかり書いてきたような気もしますけれど、思い出すと、「宇宙帰りの種や植物が驚異的な成長をした」とか、そういうこともありました。

過去記事、

私たち人類も他のあらゆる生命たちも「宇宙線にコントロールされている可能性」を感じて
 2012年06月13日

では、

宇宙帰りのサクラ異変…なぜか発芽・急成長
読売新聞 2011年02月21日

sakura-3.jpg

地上350キロメートルの国際宇宙ステーション(ISS)で2008年11月から8か月半、保管した桜の種を、地上へ持ち帰って植えたところ、発芽しないはずの種が芽を出すなど、異変が相次いでいることがわかった。

原因は不明だが、無重力で放射線の強い宇宙環境で、遺伝子の突然変異や、細胞が活性化したなどの見方もある。

というニュースと、

宇宙アサガオ、異常早咲き
京都新聞 2012年06月13日

asag-03.jpg

宇宙空間を旅した種子から育った、京都産業大付属高の「宇宙アサガオ」が、通常は夏至以降とされる開花時期より大幅に早く、10日に咲き始めたことが、12日に分かった。

帰還2世代目は異常に多くの花をつけたことが確認されており、開花したのは3世代目にあたるアサガオ。同高は、宇宙放射線の影響を裏付ける事象だとみて、さらに研究を進める。

というニュースをご紹介したことがあります。

記事では全文抜粋していますので、ご興味のある方はお読み下されば幸いです。

そういう過去の出来事などの「生命力と直結した何か」を思いますと、それが宇宙線の影響なのか、他の何かの影響なのかはわからないないですが、宇宙空間には人体に有害な放射線が大量に存在していると同時に、

宇宙空間には生命力の強化と関係する何かの作用が存在する

ということは否定できない気もします。

しかし、それはそれとしても、このことと、人間の身体が放射線から受けるダメージは別のことであって、オリオンの有人飛行を始めると計画されているという 2020年頃には、

「宇宙滞在日数 300日程度で被爆の限界値に達する」

ということがはっきりとしはじめている中、今後この計画はどうなっていくのですかね。

ちなみに、宇宙空間の宇宙線量がいくら増えても、地表に達する宇宙線は、地球の磁場の保護などがあり、それほど変化するわけではないと思います。ただし、これに関しても、地球の磁極の移動などで「磁場の保護がなくなった場合」は、宇宙空間と同じように、私たち地表の人類も銀河宇宙線に直接曝露されるようなことになるのかもしれません。

ただ、先日書きました、

新たに発見された「地球を保護する見えないシールド」は私たち地球の生命の新しい保護システムなのだろうか、と磁極の逆転が迫る中で考えてみる
 2014年12月01日

にあるように、最近、「見えないシールド」が地球上空で見つかったりしていまして、案外、地球はいろいろなシステムのもとに守られているものなのかもしれないなあ、という考え方も最近はあります。


いずれにしましても、今回のシュワドロン教授の研究は、わりと長らく曖昧に考え続けてきた「人類は深宇宙には行けない」という概念について、それはかなり現実に近いということを知らせてくれるものでした。

そして、その原因が太陽活動の影響が大きいということは、太陽は「人類が深宇宙に行くことを望んでいない」のかもしれません。