ジェット機を改造したNASAの“空飛ぶ天文台”が、その短い歴史に終わりを告げた

「ボーイング747」を改造したNASAの“空飛ぶ天文台”が、約8年にわたる運用を終了した。多額のコストに対して十分な成果を得られなかったという理由だが、それでも天文学の分野で数多くの重要な発見があり、今後も観測データに基づく研究は続くことになる。
SOFIA flying observatory
Jim Ross/NASA

ジャンボジェットの愛称で知られた「ボーイング747」を改造した機体は過去8年にわたり、この機体にしかできないミッションで数百回もの飛行を重ねてきた。そのミッションとは、重量が19トンもある直径2.5mの天体望遠鏡を空高く運ぶというものである。

この望遠鏡は、遠赤外線天文学成層圏天文台(SOFIA)と呼ばれている。地上からでは観測不可能な波長の光を用いて宇宙を観測するために、ジャンボジェット機に望遠鏡を搭載していたのだ。

ところが、このミッションには高額の費用がかかった。このため米航空宇宙局(NASA)とドイツの宇宙当局は、2022年9月29日(米国時間)をもってミッションに終止符を打ったのである。その最後のフライトが29日の早朝に終わり、機体はロサンゼルス近郊の砂漠にあるアームストロング飛行研究センターに着陸した。

SOFIAは赤外線を用いて宇宙を観測できる革新的な方法だった。赤外線とは、簡単にいえば熱放射のことである。塵に囲まれた恒星や銀河などの天体を地球上から赤外線で観測しようとすると、地球の大気中の水蒸気が赤外線を吸収してしまう。このため、ハワイや塵などの山頂に位置する天文台の望遠鏡でも、これらの天体を観測することは難しかった。

これに対してSOFIAなら、40,000フィート(約12.2km)以上の成層圏を飛行しながら観測できる。つまり、水蒸気より上空を飛べるので、よりはっきりと赤外線で宇宙の姿を捉えられたのだ。

「宇宙のエネルギーの50%近くは、中赤外線から遠赤外線の波長です。SOFIAはプロジェクトの期間中、SOFIAにしかできない重要な役割を果たしてくれました。中赤外線から遠赤外線まですべての波長の光を観測し、その他の施設では見ることができなかったさまざまな現象を観察できたのです」と、カリフォルニア州マウンテンビューにあるNASAのエイムズ研究センターでSOFIAを担当する上級科学者のジム・デ・バイザーは言う。

デ・バイザーが率いるSOFIAの担当チームは、天文学の分野で数多くの重要な発見をしてきた。例えば、近くの銀河を通る宇宙の磁場を測定したり、大質量恒星の成長を追跡したり、冥王星が遠方の恒星の前を通過した際のかすかな影を観測したり、さらには月の南半球で太陽光線が当たる部分にも水が存在することを発見したりしたのである。

SOFIAの最後のフライトで得られたデータは、星雲のマッピングや、いままさに多くの恒星が誕生している「ちょうこくしつ座」銀河の地場の研究に役立てられる。

Photograph: NASA/Jim Ross

成果に対して高額だったコスト

ジェット機に望遠鏡を搭載して飛ばす手法は、NASAの「スピッツァー宇宙望遠鏡」や「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」、それに欧州宇宙機関(ESA)のハーシェル宇宙天文台などの宇宙望遠鏡を打ち上げるやり方と比べれば、はるかに安上がりだろう。とはいえ、それでも高額な費用を要することには変わりない。

SOFIAにはパイロットやスタッフ、エンジニア、そしてメカニックの人件費に加えて、18年には機体の修理が必要になった。NASAはSOFIAのプログラムに毎年約8,500万ドル(約123億円)を投じている。これはNASAの宇宙物理学分野の予算のなかで、かなりの部分を占める額だ。

それに実はこの額は、SOFIAのプロジェクトが必要とする資金の80%にすぎない。ドイツの宇宙当局が残りを負担しているのだ。SOFIAのプロジェクトが終了に追い込まれたのは、その科学的発見の量に対して、ミッションの運用費が高かったことが究極的な理由である。

「結局のところ、プロジェクト自体の成果が少なかった点につきます。運用にはハッブル宇宙望遠鏡にほぼ匹敵する費用がかかっていますが、科学的発見の量はハッブル宇宙望遠鏡と比べて微々たるものですから」と、カリフォルニア州パサデナに拠点を置く非営利研究組織「惑星協会(Planetary Society)」で上級宇宙政策顧問を務めるケイシー・ドライアは言う。

機体に格納されたSOFIAの観測装置。主鏡、副鏡の裏側、三次鏡、焦点面撮像装置が写っている。

NASA/SOFIA/USRA/Greg Perryman

続いた賛否両論と紆余曲折

SOFIAの予算が問題視されたのは、今回が初めてではなかった。予算の制約や緊縮的措置について14年に議論された結果、当時のオバマ政権はSOFIAへの予算の割り当てを停止する構えを見せていた。これはSOFIAの運用が始まってから、わずか11日後の出来事である。

ところが米連邦議会は、予算の割り当てを継続する決定を下した。SOFIAは19年には星雲や恒星、そして銀河の赤外線による観測を進めるという主なミッションを終えたが、議会はプロジェクトをさらに3年延長し、その後も延長できる余地を残す決定をしている。

これに対してNASAは、予算関連の懸念を理由として、21年度にプログラムの中止を提案した。22年度と23年度の予算でも同様の提案がされている(NASAの23年度は10月からだ)。

一方で、もう少しSOFIAの運用を続けたほうがいいと考えている科学者もいる。「とても残念で、とても悲しい知らせです。なぜならSOFIAのプロジェクトは、いままさに最も多くの科学的発見を成し遂げているからです」と、スタンフォード大学の天文学者のエンリケ・ロペス・ロドリゲスは言う。

ロペス・ロドリゲスはSOFIAのチームに在籍していたことがあり、SOFIAを用いた磁場の研究を率いていた。磁場の計測が可能な同様の高性能の望遠鏡が開発されるまでには、数十年かかるかもしれないと彼は指摘する。

天文学者は、研究データを得る上で最も適した望遠鏡に集まってくる。NASAのデ・バイザーや天文学者のロペス・ロドリゲスは、SOFIAの観測データに基づいて多くの新たな知見を論文として発表しており、なかには重要なものもいくつか含まれる。これに対して惑星協会のドライアは、ハッブル宇宙望遠鏡を使用している科学者は19年だけで、SOFIAを使用している科学者が19年までの5年間に発表した論文の約7倍もの論文を発表していると指摘する。

集められたデータに基づく研究は続く

SOFIAは常時飛行してデータを収集できるわけではない。このため天体を常時観測できる望遠鏡と比較してはフェアではないと、ロペス・ロドリゲスは言う。しかし、そうだったとしても予算は限られている。政策決定者や行政担当者は、予算に対して効果的であるプロジェクトはどれなのか、そして予算に対して効果的ではないプロジェクトはどれなのか、冷静かつ客観的に判断しなければならない。

宇宙科学の分野では、プロジェクトの優先順位を専門家たちが10年ごとに決めている。そして21年秋の時点では、天文学者によるSOFIAの評価ランキングは下位にとどまっていた。ハッブル宇宙望遠鏡やX線観測衛星「チャンドラ」のように同様の予算を要するプロジェクトと比べて科学的なインパクトが限定的であることを指摘し、SOFIAのプロジェクト終了を勧告したのである。

「科学者が残念に思うことも理解できます。科学者は運用費をコントロールできないのですから」と、惑星協会のドライアは言う。「それでもSOFIAは8年にわたって運用が続けられました。ミッションとして恥じることのない健全な期間にわたって続いたことになります」

SOFIAのミッションは終了となったが、その研究はこれからも続く。SOFIAの最後の1年は、フライト数も観測時間数も最も多かった。このため天文学者たちは、収集されたデータの分析をこれから進めていくことになると、NASAのデ・バイザーは言う。「いいかたちで終われたことを、とても誇りに思っています」

WIRED US/Edit by Daisuke Takimoto)

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