Syndrome)は、スペースデブリ(宇宙のごみ)の危険性を端的に説明するシミュレーションモデル。ちなんでこう呼ばれるようになった。概要[編集]スペースデブリが互いに、あるいは人工衛星などに衝突すると、それにより新たなデブリが生じる。デブリの空間密度がある臨界値を超えると、衝突によって生成されたデブリが連鎖的に次の衝突を起こすことで、デブリが自己増殖するような状態が存在するかもしれない。ケスラーシンドロームはこの状態の生起を許す、スペースデブリの挙動を定式化したモデルのうちの幾つかが示すシミュレーション結果の一つ。"runaway"[3]と表現している。growth"[5]などと呼び、ケスラーシンドロームという言葉は使っていない。ケスラーシンドロームという言葉が使われた比較的古い非技術文書には、1997年の八坂哲雄の『宇宙のゴミ問題』[6]があり、技術文書では2001年の第3回欧州デブリ会議の会議紀要で五家建夫らが使用した例がある[7]。2007年にはいると、一般向けニュース記事でも紹介するものが現れるようになり[8]、デブリの危険性を主張し始めた。モデル[編集]簡単なモデル[編集]軌道物体が空間に一様に分布していると仮定した場合、軌道物体が大気抵抗によって大気圏に落下突入して消滅する頻度は、軌道物体の空間密度に比例する。そのため、衝突によって新たなデブリが生成するならば、軌道物体の密度がある一定の臨界密度を超えると、デブリの生成速度は消滅速度を上回る。現実的なモデル[編集]現実的にケスラーシンドロームが発生するかどうかを考えるには、以下のようなデブリの生成要因と消滅要因を考慮する必要がある[9]。破砕(大きな物体はなくなる)1991年にケスラーは、生成要因として衝突による爆散、消滅要因として大気抵抗を考慮して臨界密度を計算した[2]。以下)のどこかで人工衛星とデブリが衝突する程度の密度で、デブリの生成速度は消滅速度を上回ることを示した。近傍では、新たなデブリの生成速度はすでにデブリの自然な消滅速度を超えているとの計算結果を得た。小惑星帯は、木星の近傍で成長しつつあった微惑星が、衝突によって次々に破砕されて形成されたというモデルがある[10]。ケスラーは衝突によるデブリの急速な増加を小惑星帯の形成になぞらえ、このままでは「デブリ帯」ができてしまうと警告した[11]。小惑星帯の形成は数千万年から数億年かかったとされているが、ケスラーシンドロームでは数十年から数百年で急速にデブリの数密度が上昇すると考えられている。ステーションの計画において、スペースデブリが大きな脅威になりうることが明らかになったため、この時期にデブリに関する研究は大きく前進した[6]。この結果、多くのデブリ環境の予測シミュレーションが行われ、多くの研究者が高度1,000km近傍ですでにケスラーシンドロームが始まりつつあるという結果を得た(年表参照)。始まる理由は、観測に適した太陽同期軌道の高度に対応しており、もともと人工衛星の密度が高く、また軌道寿命も数百年と長いためである。初期デブリ分布は、短期間のシミュレーションでは、プログラムの違いよりも影響が大きい重要なパラメータであり、常に改良が行われ続けている[12]。原子炉衛星からの冷却用金属液体の漏洩、ロケットの残骸と、宇宙における活動によって発生したデブリを含んでいる[13]。それぞれのデブリは発生した時期からシミュレーションが行い、最終的にカタログに登録されているデブリと統合して、6千5百万のデブリを生成している。初期デブリ分布が決まると、デブリの流量が決まり、デブリの衝突頻度が決定される。1999年の国連の報告書では、軌道物体同士の衝突頻度の計算例として以下のような数字を示している[9]。値の範囲はプログラムによる違いを示しており、小さなデブリほど不確実性が大きい。軌道物体が大気圏に落下突入して消滅するまでに要する時間である。年周期で膨張収縮するため、初期状態における太陽の状況によって軌道寿命は変動する[6]。数百年程度になる[14]。collision)と呼ぶ。破局的衝突でなくても、衛星を機能不全に至らせることは可能であるが、新たなデブリを大量に生成するのは破局的衝突の場合である。いう経験的な値を得ている。まで変化させて、将来のデブリの予測値がどの程度変化するか調べた[16]。以上のデブリの数は計算誤差の範囲内でしか変化しなかった。計算には不確実なパラメータを含むが、長期的なシミュレーションにおいて重要でありながら不確かなのが爆散頻度とロケットの発射頻度である。回以上の軌道物体の爆散があり、ロケットや衛星の残骸と並んで主要なデブリ生成源となっている[17]。割が故意の爆破であるという事実が状況を複雑にする。通常は、軌道物体が爆散する確率も、ロケットの発射頻度も計算当時の状況が続くとするのが、もっともありうるシナリオとして提示される。1999年、イタリア学術会議のL.アンセルモと、A.ロッシ、C.パルディーニは、モデルがどれだけパラメータに左右されるか確かめるため、以下のような系の計算を行った[18]。つのシナリオを計算した結果、たとえ二度と爆発を起こさなくても、加速度的なデブリの増加は避けられない。以上のデブリを減らすことができるとなった。この計算は、不確かなパラメータを妥当な範囲で可能な限り変化させても、既にケスラーシンドロームに突入しているという状況は変わらないということを示した。多くの計算では、今後二度と爆発を起こさないとしても、今世紀中にケスラーシンドロームに突入する。そこで、新しく打ち上げられる衛星の寿命がきたら軌道離脱をさせ墓場軌道へ送るなり地球に突入して燃え尽きさせるなりし、新たなデブリが発生しないようにした場合の計算が行われている。年以上軌道物体を残さないようにすれば、デブリの増加を大きく抑えられるという計算結果を得た[16]。J.-C.リウとN.L.ジョンソンは、2004年12月にロケットの発射を一切止め、爆発も二度と起こらないとしても、2055年以降衝突による爆散で発生するデブリの総数が急速に増えてしまうという計算結果を得ている[19]。2004年末で既に純粋なデブリの衝突のみによるケスラーシンドロームに突入していることになる。これは、今後のミッションでデブリを発生させないだけでなく、すでに存在するデブリを人為的に除去しなければ、ケスラーシンドロームは避けられないということを示している。静止軌道における議論[編集]低軌道においては、衝突によるデブリの急速な増加が始まりつつあることは、多くの研究者が同意している。km)における状況の認識については、観測の困難さも手伝い、意見が分かれている。以下にする必要があると主張した[20]。あり、さらに平均的な相対速度が小さいことから、短期間においては低軌道に比べて衝突の危険性は低いという認識を示している[15]。衛星軌道、ならびに低い衝突確率のために、静止軌道におけるデブリの密度を計算することは困難であると述べている[21]。回程度起こると予測した[22]。1980年代後半から1990年代前半にかけて以下のような衝突実験を行っている。おいて衛星攻撃兵器の実験によって破壊し、初めて宇宙空間における超音速の物体の衝突を観測した[1]。段を衝突させ、実際にデブリによる衝突でデブリを生成させる初めての実験が行われた[1]。1]と呼ばれる地上における衝突実験が行われた[23]。Model)[22]などで採用されている。デブリ観測[編集]すべての高度において、あらゆる大きさのデブリを観測することは不可能なので、現状のデブリ環境はシミュレーションを用いて計算される。そのため、デブリを観測すること自体が、デブリ環境のシミュレーションに対する検証になる。1995年、エアロスペース・コーポレーションのM.J.メシシュネクが記した報告書の中で、1991年のケスラーの論文に対して批判を行っている。報告書の中で、ケスラーのモデルの欠点として、以下のものを挙げている。デブリが円軌道を回ることを仮定している。Facility)によるデブリの衝突頻度を調べた実験結果と比較して、衝突の方向依存性が正しく表されていないと評価している。一方で長期間の平均的な振る舞いは適当であると評価しており、ケスラーシンドロームの存在は否定していない。それぞれのデブリ計算モデルを用いて、その性能を比較した[12]。デブリの流量を調べ、その値を比較した。良い成績を残したが、これはプログラムの違いよりも初期値の違いによるものが大きかった。以内をすれ違うまでになっている[27]。例報告されている[27]。発見されていないが、多数の微小なデブリが発生したと考えられる。段部分と衝突し、衛星のアームが本体からもぎ取られて新たなデブリになった。つのデブリが新たにカタログに掲載された。