エキゾチックな推進力

1957 年の論文で、宇宙学者ヘルマン・ボンディは、負の質量を持つ物体が重力の反発力を生み出す可能性を考察しました。正の質量の隣に置かれると、それは反発しますが、正の質量は負の質量を引き付けます。2 つの質量が等しいが符号が反対の場合、そのペアは同じ方向に無限に加速します。エネルギー保存則に従って、総運動エネルギーはゼロになります。

正の質量が地球に似た惑星である場合、このエンジンは、地球の表面で感じる快適な加速度である 1 gで加速できます。人間と同じように、この地球の素材で作られた乗客を乗せることは、無料です。1 gで丸 1 年間加速すると、惑星は光の速度に達します。光速に非常に近い時間の膨張を経験するため、数十年間にわたって安定した加速が続けば、乗客が生きている間に惑星は宇宙全体を横断することが可能になるだろう。

このような旅を可能にするエンジンに欠けている唯一のコンポーネントは、負の質量です。ロバート フォワードは1990 年にこの推進概念によってもたらされる機会について論文を書きました。私は現在、アルバート アインシュタインの一般相対性理論に従って、スカラー場から負の質量の物体を操作する方法を示す論文を共同執筆しています。

光速に到達する他の方法はありますか? あまり仮説的ではないアプローチは、ライトセイル、つまり反射光によって押し出される薄い膜を使用することです。私が科学諮問委員会の委員長を務めるスターショット構想では、人間サイズの帆に載せられたグラムスケールの積載物が、100ギガワットのレーザービームによって数分かけて光速の数分の一の距離まで押し出される。それは月よりも5倍遠いです。NASAは現在、宇宙探査のための未来的な推進方法としてソーラーセイルの開発を進めている。

別の文明が、地球と火星のような居住可能な惑星間で大量の積載物をレーザー帆で推進することに従事している場合、2 つの惑星が私たちの視線に沿った方向にあるときに、私たちは閃光を見ることができるでしょう。私の元ポスドクであるジェームス・ギロションとの2015 年の論文では、結果として生じるフラッシュの特徴を興味深いテクノシグネチャーとして計算しました。

スターショットのような光の帆が、私たちが気付かないうちに地球の近くを通過している可能性はあるのでしょうか? 天文学者は、光よりも 1 万倍遅い太陽系の小惑星や彗星で望遠鏡を訓練します。スターショット探査機が通過したとしても、パンスターズやツヴィッキー過渡施設、あるいは近々建設予定のベラ・C・ルービン天文台などの測量望遠鏡はせいぜい一度しか観測できず、天文学者はその乏しいデータを無視するだろう。さらに、人間サイズの物体は、地球に衝突し、大気との摩擦によって火の玉が発生した場合にのみ検出できます。最近の論文では私の学生であるアミール・シラージとともに、私たちは、時間分解能が 10 分の 1 ミリ秒である数百台の全天光学カメラのグローバル ネットワークが、光速に近い速度で移動するスターショット流星を検出できることを示しました。

惑星に衝突する技術探査機は、パラシュートが装備されているか、遮蔽筐体で囲まれていれば、大気圏突入でも生き残る可能性があります。最初の星間流星 IM1 と IM2 は、火球を通して検出されました。IM1の遺物を回収する次の遠征で海底で何らかの機器が見つかった場合、それが地球外の技術文明によって製造されたことが分かるでしょう。新たに決定された火球高度に基づいて、IM1 の材料強度は10 倍強かったCNEOS カタログにある 272 個の流星すべてよりも優れています。IM1 の速度を過去に遡って外挿すると、IM1 が星間空間を秒速 60 キロメートルで移動していたことを意味します。これは、太陽の近くにあるすべての星の 95% よりも速い速度です。従来の化学ロケット エンジンでは、この過剰な速度を説明できます。IM1 のエンジンは、ボイジャー 1 号および 2 号、パイオニア 10 号および 11 号、ニュー ホライズンズなどの星間探査機に使用されている現在の技術を表す可能性があります。

私たちは、星間物体を研究することで、星間空間への冒険を容易にする新しい推進方法を学ぶことを期待しています。私の近刊「インターステラー」というタイトルの本で述べているように、私は宇宙の高等知性体から、私たちが目指すことができるものを学ぼうとしています。

著者について

アヴィ・ローブは、ガリレオ・プロジェクトの責任者であり、ハーバード大学のブラックホール・イニシアチブの創設ディレクターであり、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの理論計算研究所所長であり、ハーバード大学の元天文学学部長でもあります（2011年） –2020)。彼はブレークスルー スターショット プロジェクトの諮問委員会の委員長を務めており、大統領科学技術諮問委員会の元メンバーであり、国立アカデミーの物理学および天文学に関する理事会の元委員長でもあります。彼はベストセラー『地球外生命体:地球を超えた知的生命体の最初の兆候』の著者であり、教科書『宇宙の生命』の共著者でもあり、どちらも 2021 年に出版されています。彼の新著『インターステラー』 』は2023年8月に刊行予定です。