Will future spacecraft fit in our pockets? - Dhonam Pemba

未来の宇宙船はポケットサイズ？ － ドナム・ペンバ

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Misaki Sato

When you picture a spaceship, you probably think of something like this,

あなたが思い描く宇宙船は おそらく こういう物だったり

or this, or maybe this.

こうだったり こんな物かもしれません

What do they all have in common?

これらの共通点は何でしょう？

Among other things, they're huge because they have to carry people, fuel,

数ある中でも 巨大であることが目を引きます というのも 人、燃料

and all sorts of supplies, scientific instruments,

それに あらゆる供給物資や科学実験装置

and, in rare cases, planet-killing lasers.

ひょっとすると惑星破壊レーザーさえ 積み込む必要があるからです

But the next real-world generation of spacecraft may be much, much smaller.

でも 現実の世界では 次世代の宇宙船は ずっと ずっと小さくなるかもしれません

We're talking fit-inside-your-pocket tiny.

ポケットに入るような 小型のもののことを言っているのです

Imagine sending a swarm of these microspacecraft out into the galaxy.

こんな微小宇宙船を大量に銀河に 送り込むことを想像してみて下さい

They could explore distant stars and planets

温度から宇宙線まで あらゆるものを 測定できる

by carrying sophisticated electronic sensors

最先端の電子センサーを搭載して

that would measure everything from temperature to cosmic rays.

遠くにある星や惑星を 探査できるかもしれません

You could deploy thousands of them

普通の宇宙船１基分の費用で

for the cost of a single space shuttle mission,

何千もの微小宇宙船を展開できるので

exponentially increasing the amount of data

宇宙に関して得られるデータの量は

we could collect about the universe.

指数関数的に増えていきます

And they're individually expendable,

単価が 使い捨て可能な程に安いので

meaning that we could send them into environments

何千億円もするロケットや探査船を 飛ばすには

that are too risky for a billion dollar rocket or probe.

あまりにもリスクがあるような場所にも 送り込むことが出来ます

Several hundred small spacecraft are already orbiting the Earth,

すでに数百個の小型宇宙船が 地球周りの軌道を周回して

taking pictures of outer space,

宇宙の写真を撮ったり

and collecting data on things,

地球の大気圏に存在する

like the behavior of bacteria in the Earth's atmosphere

バクテリアの振舞いや

and magnetic signals that could help predict earthquakes.

地震予知に役立つ磁力信号といった データを集めています

But imagine how much more we could learn if they could fly beyond Earth's orbit.

ところで地球の重力圏外に飛び出したら もっと多くのことが分かるのでしょうか？

That's exactly what organizations, like NASA, want to do:

これこそまさにNASAのような組織が やろうとしていることです

send microspacecraft to scout habitable planets

微小宇宙船を送り出して 生存可能な惑星を探査したり

and describe astronomical phenomena we can't study from Earth.

地球からでは分らない 天文現象を調べたりします

But something so small can't carry a large engine or tons of fuel,

でも とても小さいので大型のエンジンや 何トンもの燃料を搭載することはできません

so how would such a vessel propel itself?

では どうやって推進力を得るのでしょう？

For microspacecraft, it turns out, you need micropropulsion.

微小宇宙船には 微小推進装置が必要です

On really small scales,

スケールがとても小さな世界では

some of the familiar rules of physics don't apply,

おなじみの物理学の法則の中には 適用できないものがあります

in particular, everyday Newtonian mechanics break down,

とりわけ 日常的な ニュートン力学が成り立たず

and forces that are normally negligible become powerful.

普通なら無視できるような力が 大きくなります

Those forces include surface tension and capillary action,

それは小さなものに対し支配的になる

the phenomena that govern other small things.

表面張力や毛細管作用といった現象です

Micropropulsion systems can harness these forces to power spacecraft.

微小推進装置は宇宙船にパワーを与えるのに このような力を利用します

One example of how this might work

1つのアイデアは

is called microfluidic electrospray propulsion.

微小流動エレクトロスプレー推進装置と 呼ばれるものです

It's a type of ion thruster,

一種のイオン・エンジンです

which means that it shoots out charged particles to generate momentum.

つまり電荷を帯びた粒子を射出することで 推進力を生み出します

One model being developed at NASA's jet propulsion laboratory

NASAのジェット推進研究所で 開発中のあるモデルは

is only a couple centimeters on each side.

縦横ともに ほんの数センチしかなく

Here's how it works.

こんな感じで作動します

That postage-stamp sized metal plate is studded with a hundred skinny needles

この切手大の金属プレートは 細い針がちりばめられており

and coated with a metal that has a low melting point, like indium.

低い融点をもったインジウムのような 金属でコーティングされています

A metal grid sits above the needles,

金属の格子が針の上に据え付けられていて

and an electric field is set up between the grid and the plate.

格子とプレートの間に 電場が掛けられます

When the plate is heated, the indium melts

プレートが熱せられると インジウムが溶けだし

and capillary action draws the liquid metal up the needles.

毛細管作用によって液化した金属が 針の中に吸い上げられていきます

The electric field tugs the molten metal upwards,

電場が溶解した金属を 上昇させようとする一方

while surface tension pulls it back,

表面張力がこれを引き戻そうとするので

causing the indium to deform into a cone.

インジウムは円錐状に変形します

The small radius of the tips of the needles

針の先端では半径が小さいので

makes it possible for the electric field to overcome the surface tension,

電場による力が表面張力に打ち勝ち

and when that happens,

その時

positively charged ions shoot off at speeds of tens of kilometers per second.

正の電荷をもったイオンが 毎秒数十キロの速度で射出されます

That stream of ions propels the spacecraft in the opposite direction,

このイオンの流れと逆向きに 宇宙船に推進力が与えられます

thanks to Newton's third law.

ニュートンの運動第三法則のおかげです

And while each ion is an extremely small particle,

個々のイオンは非常に小さな粒子ですが

the combined force of so many of them pushing away from the craft

数多くのイオンが宇宙船から 送り出されるので

is enough to generate significant acceleration.

十分な加速を得ることができます

And unlike the exhaust that pours out of a rocket engine,

ロケットエンジンから出される 排出ガスと異なり

this stream is much smaller and far more fuel efficient,

この流れは非常に僅かなもので とても燃費が良く

which makes it better suited for long deep-space missions.

長距離の宇宙ミッションには とても適しています

These micropropulsion systems haven't been fully tested yet,

この微小推進装置は まだ十分にテストされていませんが

but some scientists think that they will provide enough thrust

宇宙船が地球の重力圏から飛び出すのに

to break small craft out of Earth's orbit.

十分な推進力が得られるものと 考えている科学者達もいます

In fact, they're predicting that thousands of microspacecraft

実際 彼らは今後10年以内に

will be launched in the next ten years

何千基もの微小宇宙船が打ち上げられ

to gather data that today we can only dream about.

現在では夢物語でしかないようなデータを 集めるものと予想しています

And that is micro-rocket science.

まさに“マイクロ”・ロケット・サイエンスですね