迫る小惑星に「物理的」に激突するNASAの作戦。

編集・制作：未知なる宇宙科学 ARCHIVES 編集部

迫る小惑星に探査機を衝突させる：NASAのDART計画とその成果

6,600万年前の衝突が示す、小惑星リスクの現実

今から約6,600万年前、直径およそ10キロメートルの小惑星が地球に衝突しました。落下地点は現在のメキシコ・ユカタン半島。TNT火薬換算で数十億メガトンに相当するエネルギーが解き放たれ、恐竜を含む全生物種の約75%が絶滅したとされています。

この出来事が科学者の間で真剣に議論されるようになったのは、比較的最近のことです。1980年、物理学者ルイス・アルヴァレズらが「恐竜絶滅は小惑星衝突が原因である」という説を発表しました。地層中のイリジウム（地球の地殻には少なく、隕石に多く含まれる元素）の異常な濃集がその根拠でした。

この仮説は一つの問いを生みました。同じことが将来また起きうるなら、人類はどう備えるべきか、という問いです。

地球近傍天体の監視と、「核爆破」が選ばれない理由

アルヴァレズ説を契機に、各国の天文台は地球に接近する天体、すなわち**NEO（地球近傍天体 / Near-Earth Object）**の系統的な捜索を本格化させました。現在、直径140メートル以上の潜在的に危険な小惑星は3万個以上が確認されています。直径140メートル規模の天体が衝突した場合、一つの都市圏を壊滅させるのに十分なエネルギーが生じると考えられています。

衝突コースの小惑星を発見した場合、映画では核兵器で「破壊する」描写がよく見られます。しかし現実には、砕いた破片がそれぞれ地球に降り注ぐリスクがあるため、この方法は危険とされています。

科学者たちが代わりに選んだのが**キネティック・インパクター（運動衝突体）**という手法です。衝突の何年も前に探査機をぶつけて速度をわずかに変え、小惑星の軌道を少しずらす。衝突直前では間に合わなくても、何年もかけて宇宙空間を進む間に、わずかな軌道変化は地球を外れるだけの大きなずれへと拡大します。

理論としては成立していました。ただし、実際に試された例はありませんでした。

DART：片道切符の実証ミッション

2021年11月、NASAは探査機**DART（Double Asteroid Redirection Test）**を打ち上げました。「ダート」は投げ矢を意味し、その名のとおりこの機体は標的への衝突を唯一の目的とした、帰還を前提としない設計でした。

標的に二重小惑星を選んだ理由

標的に選ばれたのは、ディディモス（直径約780メートル）という小惑星と、その周囲を回る衛星ディモルフォス（直径約160メートル）でした。DARTが狙ったのは、小さな方のディモルフォスです。

二重小惑星を標的にしたことには、明確な理由があります。ディモルフォスはディディモスの周りを約11時間55分で公転しています。衝突によってこの公転周期が変化すれば、地上の望遠鏡から精密に測定できます。広大な太陽系の中で小惑星の軌道変化を直接測るのは困難ですが、衛星の周回時間のずれなら地球から確実に検出できる。実験設計として、合理的な選択でした。

自律航法で標的に突入するまで

DARTは打ち上げから約10か月をかけ、約1,100万キロメートルの旅路を進みました。この距離では電波の往復に時間がかかりすぎるため、最終段階での遠隔操縦は不可能です。最後の数時間、DARTは**自律航法システム（SMART Nav）**だけを頼りに標的へ向かいました。

ディモルフォスを「岩の塊」として認識できたのは、衝突のわずか1時間ほど前のことでした。そこから機体は秒速約6.1キロメートル（時速約2万2,000キロメートル）で接近を続け、ゴツゴツとした表面が画面いっぱいに広がっていきました。

2022年9月26日、日本時間の朝。映像に映る岩石の陰影が鮮明になり、そして通信は途絶えました。約570キログラムの探査機が、ディモルフォスの表面に激突した瞬間でした。

衝突の結果：予測を大きく上回った軌道変化

DART計画は成功しました。ただし「成功の度合い」が、事前の予測を大きく超えていました。

衝突前、ディモルフォスの公転周期は11時間55分。NASAが成功基準として設定していたのは、これを73秒以上短縮することでした。実際の結果は約32分（±2分）の短縮で、目標の25倍以上に相当します。

これほど大きな効果が生まれた要因として注目されているのが、衝突時に発生した**噴出物（エジェクタ）です。DARTが衝突した際、ディモルフォスの表面から大量の岩石や塵が宇宙空間へ吹き飛ばされました。地上の望遠鏡や同行した超小型衛星リチアキューブ（LICIACube）**の映像には、彗星のように何千キロにもおよぶ尾が写っていました。

この噴出物がロケット噴射のように逆向きの推進力を生み、探査機本体の運動量に「上乗せ」される形で小惑星をさらに押したとされています。この上乗せ効果を示す係数「ベータ値」は3.6程度と算出されており、ぶつけた運動量の3倍以上の力で軌道が変わったことを意味します。

わかったこと、まだわからないこと

この結果は地球防衛にとって朗報である一方、新たな問いも生んでいます。

ディモルフォスのように岩石が緩く集積した**「ラブルパイル（瓦礫の山）」構造**の小惑星は、予想以上に「押しやすい」可能性があります。ただし、その効果は小惑星の組成や内部構造に大きく依存します。固い一枚岩の小惑星であれば、結果は異なっていたかもしれません。

宇宙に存在する無数の小惑星は、それぞれ異なる組成と構造を持っています。一つの実験から得られたデータをどこまで一般化できるのか、現時点では判断できません。

この謎を解くため、欧州宇宙機関（ESA）は探査機**ヘラ（Hera）**を2024年に打ち上げました。ヘラは2026年末にディモルフォスへ到達し、DARTが残したクレーターや内部構造を詳しく調査する予定です。

小惑星衝突が「防げる唯一の自然災害」とされる理由

小惑星衝突は、地震や台風と同様に自然災害として扱われますが、一点だけ決定的に異なる性質を持っています。それは、事前に軌道を予測でき、対策を講じられる可能性があるという点です。

現時点で、地球に衝突する軌道の巨大小惑星は確認されていません。DARTの成功が直ちに何かを変えるわけではありませんが、「軌道変更が実際に機能する」という実証データが得られたことの意味は小さくありません。

残る課題は多くあります。対象天体の構造をどう事前に把握するか、衝突のタイミングをどう最適化するか、単一衝突で不十分な場合にどう対処するか。DARTはその一つ目の問いに答えを出しましたが、技術体系としての地球防衛は、まだ構築途上にあります。

小惑星に国境はなく、その脅威は地球上のすべての人に等しく及びます。地球防衛の研究と国際的な体制整備が、複数の宇宙機関による継続的な取り組みとして進められているのは、そのためです。