人工知能とクラウド サービスの急速な拡大により、コンピューティング パワーに対する膨大な需要が生じています。この急増によりデータ インフラストラクチャに負担がかかり、動作するには大量の電力が必要になります。地球上にある 1 つの中規模データ センターは、約 16,500 世帯に電力を供給するのに十分な電力を消費でき、大規模な施設では小規模都市と同じくらいの電力を消費します。
過去数年にわたり、テクノロジー リーダーは、データセンターの電力要件に対処する方法として、宇宙ベースの AI インフラストラクチャをますます支持するようになりました。
宇宙には、ソーラーパネルが電気に変換できる、豊富で信頼性の高い太陽光が存在します。 2025 年 11 月 4 日、Google は、81 個の衛星群を地球低軌道に打ち上げるという大胆な提案である Project Suncatcher を発表しました。この計画は、星座を利用して太陽光を収集し、宇宙の次世代 AI データセンターに電力を供給することです。したがって、この星座は電力を地球に送信する代わりに、データを地球に送信します。
たとえば、チャットボットにサワードウブレッドの焼き方を尋ねると、バージニア州のデータセンターに電源を投入して応答を生成するのではなく、クエリは純粋に太陽エネルギーだけで動作するチップによって処理され、レシピはデバイスに送信され、宇宙の星座にまで送信されます。そうすることは、宇宙の冷たい真空の中で生成された大量の熱を残すことを意味します。
テクノロジー起業家として、私は Google の野心的な計画を称賛します。しかし、宇宙科学者として、私は企業が間もなく宇宙ゴミという増大する問題に直面するだろうと予測しています。
災害の数学
スペースデブリ（地球周回軌道上の人工物体の集合体）は、すでに宇宙機関、企業、宇宙飛行士に影響を与えています。この破片には、期限切れのロケットステージや死んだ衛星などの大きな破片だけでなく、小さな塗料の破片や、打ち切られた人工衛星からのその他の破片も含まれます。
スペースデブリは、地球低軌道上を時速約 28,000 キロメートル (17,500 マイル) の超音速で移動します。この速度でブルーベリー大の破片に衝突すると、落ちてくる金床に直撃されるような気分になるだろう。
衛星の破壊や破壊実験により大量の破片が発生し、現在ではスペースX社のスターリンクのような商用衛星群の急速な拡大により、危機はさらに悪化している。 Starlink ネットワークには 7,500 個を超える衛星があり、グローバルな高速インターネットを提供します。
米国宇宙軍は、地上のレーダーと光学望遠鏡を使用して、ソフトボールより大きい 40,000 個以上の物体を積極的に追跡しています。ただし、この数は軌道上の致死的物体の 1% 未満にすぎません。多くはこれらの望遠鏡では小さすぎるため、確実に識別して追跡することができません。
2025年11月、天宮宇宙ステーションに搭乗していた3人の中国人宇宙飛行士は、カプセルがスペースデブリに衝突したため、地球への帰還を延期しなければならなかった。 2018年にも同様の事件が国際宇宙ステーションで起こり、米ロ関係に危機が生じた。ロシアのメディアは、NASAの宇宙飛行士が意図的に宇宙ステーションを破壊したのではないかと推測している。
Google のプロジェクト目標である軌道シェルは、地球上空約 650 km の太陽同期軌道であり、太陽エネルギーが途切れることなく利用できる絶好の場所となっています。この軌道では、宇宙船の太陽電池アレイは常に直射日光を受け、搭載された AI ペイロードに電力を供給するために発電することができます。しかし、この理由から、太陽同期軌道は地球低軌道で最も渋滞する高速道路でもあり、この軌道上の物体は他の衛星や破片と衝突する可能性が最も高い。
地球低軌道では、新しい天体が到着し、古い天体がバラバラになるため、ケスラー症候群に近づく可能性がある。この理論では、地球低軌道上の物体の数が臨界閾値を超えると、物体間の衝突により新たな破片の奔流が放出されることになります。最終的に、このような一連の衝突により、特定の軌道が完全に使用できなくなる可能性があります。
プロジェクト Suncatcher への影響
プロジェクト サンキャッチャーは、大型のソーラー パネルを搭載した衛星のクラスターを提案しています。それらは半径わずか 1km で飛行し、各ノードの間隔は 200m 未満になります。これを大局的に考えるために、デイトナ インターナショナル スピードウェイとほぼ同じ大きさの競馬場を想像してください。 81台の車が、高速道路で安全にブレーキをかけるために必要なだけ間隔をあけながら、最高時速17,500マイルの速度でレースをします。
これらの超高密度の構造は、衛星が相互にデータを送信するために必要です。このコンステレーションは、複雑な AI ワークロードを全体で 81 のユニットに分割し、1 つの大きな分散頭脳として同時にデータを「思考」し、処理できるようにします。 Googleは宇宙企業と提携し、ハードウェアを検証するために2027年初めまでに2機のプロトタイプ衛星を打ち上げる予定だ。
しかし、真空の宇宙での編隊飛行は物理学との絶え間ない戦いです。地球低軌道の大気は信じられないほど薄いですが、空ではありません。薄い空気の粒子は衛星に軌道抵抗を引き起こします。この力によって宇宙船が押され、速度が低下し、高度が低下します。表面積が大きい衛星は、風を受ける帆のように機能するため、抗力に関連する問題が多くなります。
この複雑さに加えて、地球低軌道の空気粒子の密度は、宇宙天気として知られる太陽からの粒子の流れと磁場により、予測できない方法で変動する可能性があります。これらの変動は軌道抗力に直接影響します。
衛星間の距離が 200 メートル未満の場合、誤差は許容されません。 1回の衝撃で1つの衛星が破壊されるだけでなく、近隣の衛星も爆破され、クラスター全体が消滅し、既に存在する軌道上の地雷原に何百万もの新たな破片がランダムに散乱するカスケードが引き起こされる可能性がある。
積極的な回避の重要性
衝突や落下を防ぐために、衛星会社は Leave No Trace 標準を採用できます。これは、破砕したり、破片を放出したり、近隣諸国を危険にさらしたりすることなく、安全に軌道から取り外せる衛星を設計することを意味します。サンキャッチャーのように高密度で複雑な星座の場合、この基準を満たすには、自動的にデブリ領域を検出して周囲を踊る「反射板」を衛星に装備する必要があるかもしれません。サンキャッチャーの現在の設計には、この積極的な回避機能が含まれていません。
2025 年の最初の 6 か月だけで、スペース X のスターリンク コンステレーションは、破片や他の宇宙船を避けるために 144,404 回の衝突回避操作を実行しました。同様に、サンキャッチャーは 5 秒ごとに砂粒よりも大きな破片に遭遇する可能性があります。
現在の物体追跡インフラストラクチャは通常、ソフトボールより大きな破片に限定されており、何百万もの小さな破片は衛星運用者には実質的に見えません。将来の衛星群には、これらの小さな脅威を積極的に発見し、リアルタイムで自律的に衛星を操縦できる搭載検出システムが必要になります。
サンキャッチャーにアクティブな衝突防止機能を装備することは、エンジニアリングの偉業でしょう。間隔が狭いため、セットは単一の実体として応答する必要があります。鳥の群れが同期するように、衛星は同時に位置を変更する必要があります。各衛星は、隣接する衛星のわずかな変化にも反応する必要があります。
軌道の家賃を支払う
しかし、技術的な解決策は限界があります。 2022年9月、連邦通信委員会は衛星運用者に対し、ミッション完了後5年以内に宇宙船を軌道から撤去することを義務付ける規則を制定した。これには通常、制御された軌道離脱操作が含まれます。現在、オペレーターはミッションの最後にスラスターを点火して大気抵抗が生じて宇宙船が大気圏で燃え尽きるまで衛星の高度を下げるのに十分な燃料を確保しておく必要がある。
ただし、これらの規則は、すでに宇宙に存在するデブリや、将来の事故や事件によるデブリには適用されません。これらの問題に対処するために、一部の政策立案者はスペースデブリ除去に対する使用税を提案しています。
使用税または軌道使用料は、より大型または重量の車両が公道を使用するために高い料金を支払うのと同様に、衛星衛星群によって課せられる軌道応力に基づいて衛星事業者に課します。この資金は、最も危険なデブリを捕捉して除去するアクティブなデブリ除去ミッションに資金を提供します。
衝突の回避は一時的な技術的解決策であり、スペースデブリ問題の長期的な解決策ではありません。一部の企業はデータセンターの新たな拠点として宇宙に目を向けており、また他の企業は衛星群を軌道に送り続けているため、新たな政策と積極的なデブリ除去プログラムは、地球低軌道をビジネスに開放し続けるのに役立つ可能性がある。
モジタバ・アカヴァン・タフティ、アソシエイト・リサーチ・フェロー、ミシガン大学
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