●「天宮一号」はなぜ墜ちたのか?
中国の宇宙ステーション「天宮一号」が、2018年4月2日9時15分ごろ(日本時間)、南太平洋の上空で大気圏へ再突入した。機体の大部分は突入時に燃え尽きたとみられており、船や飛行機などへの被害は報告されていない。

天宮一号は2011年に打ち上げられ、2013年までに2度の有人飛行ミッションを行ったあと、無人で運用されていた。いずれは自発的に大気圏に落として処分されるとみられていたが、2016年にトラブルにより制御不能になったとされ、それ以降は自然に落下するのを待つだけだった。

受験シーズンに「落ちる落ちる」と迷惑な話題を振りまいた天宮一号は、幸いにも地上に被害をもたらすことなく落下したが、この問題は中国にとって多くの課題を残した。そして私たちにとっても、対岸の火事ではなく他山の石とすべきことがある。

○天宮一号とは?

天宮一号(Tiangong-1)は、今から約7年前の2011年9月29日に中国が打ち上げた宇宙ステーションである。

宇宙ステーションとはいっても、実際には、本格的な宇宙ステーションを建造する際に必要となる技術の開発や試験を目的とした試験機で、機体の全長約10.4m、直径3.35m、打ち上げ時質量8.5トンと小さい。宇宙空間に浮かぶ構造物として人史上最大の国際宇宙ステーション(ISS)は言わずもがな、ソ連の宇宙ステーション「サリュート」(約20トン)や米国の宇宙ステーション「スカイラブ」(約80トン)と比べても、桁違いに小さい。

天宮一号は打ち上げ後、しばらくは無人で運用され、機能の確認などが行われた後、同年11月には無人の宇宙船「神舟八号」がドッキング試験を実施。続いて2012年には、3人の宇宙飛行士が乗った宇宙船「神舟九号」がドッキングに成功し、天宮一号の中に飛行士が乗り込み、1週間あまりにわたって滞在。各種試験や宇宙実験などを行った。2013年には「神舟十号」宇宙船がドッキングし、別の3人の飛行士が2週間ほど滞在している。

天宮一号を使った試験はこれをもって終了し、2016年9月には新たに「天宮二号」が打ち上げられた。一号とほぼ同型ではあるものの、宇宙飛行士の居住性を改善したり、実験装置をよりたくさん積んだり、ドッキングした補給船から燃料の補給を受けられる機能を追加したりと、さまざまな改良が施されている。同年10月には「神舟十一号」に乗って2人の飛行士が訪れ、約1か月間滞在。現在まで無人での運用試験が続いている。

天宮一号、二号を通じた試験と並行して、天宮一号、二号をベースにした「天舟一号」という無人の貨物補給船も開発され、2017年4月に打ち上げられて天宮二号にドッキング。軌道上での燃料の補給など、宇宙ステーションの運用に向けて必要な技術の試験を行っている。さらに、大型の宇宙ステーション「天宮」のモジュールや、それを打ち上げるための大型ロケット「長征五号」の開発も進んでいる。

現在のところ、中国の本格的な宇宙ステーションの打ち上げは2020年ごろに予定されている。そして、その実現に向けた準備は、やや遅れはあるものの整いつつある。

○制御不能に陥った天宮一号

天宮二号などの試験が続く中、天宮一号は2013年に最後の飛行士が訪れて以来、無人での運用が続いていた。当初、設計寿命は2年とされていたが、それを超えた2014年、2015年になっても運用は続いた。

これについて中国側は「より多くのデータを集めるため」と発表していた。宇宙機が設計寿命を超えて運用されることは、世界的によくあることではある。

いっぽうで、中国は自ら「最終的には制御落下させて処分する」とも語っていた。制御落下とは、地球上の人家のない場所(多くの場合、南太平洋)を狙って再突入させ、落下させることで、もし燃え残った破片があっても被害を及ぼす危険がないことから、宇宙機を安全に処分するための一般的な方法である。日本や欧州の宇宙ステーション補給機や、一部のロケットの上段などが、よく制御落下を行っている。

しかし天宮一号は一向に制御落下することなく、軌道上にとどまり続けた。そして2016年3月になり、「機能を無効化した」、「データ・サービスを終了した」と発表された。言葉だけ聞くと運用を終了させたとも取れるが、宇宙開発ではあまり聞き慣れない言い回しであり、そもそも制御落下させるという当初の計画に反していたことから、意図しない運用終了、すなわちトラブルが発生し、"制御不能"になったと考えられた。

その後、天宮一号は大気との抵抗などで、自然に高度を下げ続けた。そして欧州宇宙機関(ESA)を中心とする各国の宇宙機関や、米空軍などが監視する中、2018年4月2日9時15分ごろ、南太平洋の中部の上空で大気圏に再突入した。機体の大部分は突入時に燃え尽きたとみられており、船や飛行機などへの被害は報告されていない。

ちなみに、天宮一号が再突入・落下した場所は、他の衛星がよく制御落下している海域――別名「宇宙船の墓場」にほど近いところだった。

この海域は、東西南北すべてが陸地や島から遠く離れた、周囲にまったくなにもない場所で、誰も住んでおらず、そもそもたどり着くのも困難なことから、ラテン語で「誰もいない」という意味の「ポイント・ネモ」とも呼ばれている。

陸地もなければ人もいないということは、衛星が再突入後したあとに機体の一部が燃え残っても、被害を与える危険性がない。そのため衛星を制御落下させる先として最適で、これまでに世界各国が300機近い衛星やロケットをこの場所に落下させている。

もちろん、天宮一号がこの場所に落下したのはまったくの偶然である。もともと確率的に海に、それも太平洋に落下する可能性が高かったとはいえ、不幸中の幸いだったのはいうまでもない。

●宇宙開発に明るい未来をもたらすために、この事故を"他山の石"に
○中国側の対応に問題はなかったのか

幸いにも、天宮一号は被害をもたらすことなく落下したが、運用していた中国有人宇宙計画室(CMSA)や宇宙企業など、中国側の対応には大きな課題が残った。

2016年に天宮一号が運用を終えたことについて、中国の宇宙機関、企業はトラブルが起きたことはもちろん、制御ができなくなっていることを一切認めていない。2018年1月には、中国の国営宇宙企業・中国航天科技集団でチーフ・エンジニアを務める朱樅鵬氏が、中国メディアのインタビューに対して「天宮一号はつねに監視、制御できており、狙った海域に落下させる」と答えるなど、制御不能という声を一蹴していた。

今回の再突入についても、CMSAはさすがに制御落下という言葉こそ使っていないが、「予定どおり」、「発表どおり」という言葉を繰り返している。

しかし、再突入の前に地上から撮影された天宮一号の映像からは、通常ならありえない向きに回転していたことがわかっており、とても制御されていたとは考えられない。そもそも制御できているなら、もっと早い段階で制御落下させることができたはずであり、なぜ万が一にも地上に落下する危険がありながら放っておいたのか、という話になる。真意は不明だが、確率的に陸地や人に落ちる可能性が低いのをいいことに、制御不能であることを隠し続けたと取られても仕方がないだろう。

また、落下までの情報提供も決して十分とはいえなかった。CMSAは中国語と英語で、軌道高度などについて提供はしていたが、必要最低限の情報のみだった。いっぽうESAは、天宮一号の状況から、再突入とは何なのかというそもそもの話、地上に落下したり人に被害を与えたりする確率の話、過去の事例まで含め、懇切丁寧にわかりやすく情報を発信しており、それに比べると、CMSAの対応は不十分だったと言わざるを得ない。

制御不能に陥っていたのならなおのこと、たとえ制御できていたのだとしても、中国は天宮一号について、より積極的かつ詳細な情報公開と説明を行うべきだった。もっとも、中国は軌道上の物体を監視できる設備の数や性能が不十分で、正確な観測ができなかったという事情もあるかもしれないが、それならESAなどと共同で観測、監視をするなどといった方法もあったはずである。

ちなみに、天宮二号は今年の秋にも設計寿命を迎える。はたして中国がどのように天宮二号を処分することになるのかに注目される。

○天宮一号を他山の石として

天宮一号をめぐる一連の騒動は、私たちにも大きな課題を残した。

今回の問題は、一般のメディアでも取り上げられ、一部では危機を煽るような、誇張した内容の報道もなされた。

実際のところ、天宮一号は前述のように宇宙ステーションとしてはかなり小さく、近い大きさの人工衛星もいくつかある(過去には天宮一号より大きな衛星が、同じように制御不能になって再突入したこともある)。そのため、天宮一号の大部分は再突入時に燃え尽きる可能性が高かった。

また、万が一燃え残った破片があっても、地球の大部分は海であること、人口密集地が限られていることなどから、人に被害を与える可能性は1兆分の1ほどと、毎年誰かが雷に打たれる確率や、交通事故に遭う確率に比べるとかなり低かった。そのため、今回のケースをことさら危険なものとして取り上げるのは正しくない。

また今後も、天宮一号ほどの大きさ、あるいはそれを超える大きさの衛星が突然トラブルで機能を失い、制御できない再突入を起こすことは十分にありうる。いうまでもなく日本や米国の衛星も例外ではない。さらに民間企業による宇宙開発が活発になればなるほど、その確率は高まる。

その中で、当事者である宇宙機関や企業がいかに情報発信をするべきか、メディアが報道をするべきかは、大きな課題である。今回ESAが行ったような情報提供は、誰もがいつでもできるものではなく、また広く世間一般を対象とするなら、よりわかりやすく、簡潔にする必要もある。

とくに、衛星がどこで再突入するかは直前までわからず、予測が時々刻々と変化することもあり、各宇宙機関とメディア、一般との間に、情報提供に関するなんらかの指針やルールが必要になるかもしれない。

○宇宙開発に明るい未来をもたらすために

そして最も大きな課題は、天宮一号のように、大型の衛星が制御できない再突入に陥ることを防ぐルールや取り組みが必要だということである。

現在でも、2007年に国連で採択された「スペースデブリ低減ガイドライン」というものがあり、「低軌道衛星は運用終了から25年以内に落とす(落下の際には地上の安全に配慮する)」などといったことが定められているが、これは各国の自主的な努力に委ねられたもので、法的拘束力はない。

しかし今後、こうした指針をさらに強化するとともに、とくに天宮一号のように、落下すれば地上に被害をもたらすかもしれない大型衛星については、運用終了から何年以内に太平洋上に制御落下させることなどを定め、なおかつ、たとえ過失でも実施できなかった場合は罰則を課すことなどを設けることが必要になるかもしれない。

天宮一号も、もし2回目の有人ミッションを終えたタイミング、あるいは設計寿命の2年を超えたタイミングで制御落下が行われていれば、今回のような事態にはならなかっただろう。衛星の多くは設計寿命を超えても健全な場合が多く、その衛星を廃棄するのか、運用期間を延長するのかを決めるのは難しいが、なにか基準があれば、そしてそれに従わなければ罰則が伴うということになれば、判断しやすくなるだろう。

それと同時に、デブリを防ぐ、あるいはデブリになってしまった衛星を取り除く、技術的な手段も必要になる。

たとえば衛星に取り付けたロボット・アームや網、銛などでデブリを捕まえ、自身もろとも再突入させたり、デブリにソーラー・セイルやテザー(紐)を取り付けて、その作用で軌道から離脱、処分したりといった技術の研究が、世界中の宇宙機関や企業で進んでいる。どれもまだ実用化には至っていないが、おそらく数年のうちにどれかはものになるはずで、すでにビジネス化しようという動きもある。

この法律と技術という、ソフトとハードの2つの面で対策をすることで、今回のような事故は減らせるだろう。それは結果的に、私たちの生活を守り、そして同時にデブリ同士の衝突を減らせるなど、宇宙空間の安全、環境を守ることにもつながる。

今回の天宮一号の落下は、さまざまな点で多くの課題を残した。しかし私たちは、これを対岸の火事ではなく、他山の石として考えなければならない。その想いと努力は必ず、宇宙開発に明るい未来をもたらすことになるだろう。

○参考

・Splashed down! | Rocket Science
・Monitoring (almost) complete | Rocket Science
・JFSCC tracks Tiangong-1’s reentry over the Pacific Ocean > Vandenberg Air Force Base > Article Display
・http://www.cmse.gov.cn/art/2016/3/21/art1827404.html
・http://www.cmse.gov.cn/art/2018/4/2/art1832433.html

著者プロフィール
鳥嶋真也(とりしま・しんや)
宇宙開発評論家。宇宙作家クラブ会員。国内外の宇宙開発に関する取材、ニュースや論考の執筆、新聞やテレビ、ラジオでの解説などを行なっている。

著書に『イーロン・マスク』(共著、洋泉社)など。
Webサイトhttp://kosmograd.info/
Twitter: @Kosmograd_Info
(鳥嶋真也)

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