夜を昼に変える: Reflect Orbitalの野心的な賭け

太陽光発電は最もクリーンな再生可能エネルギー源です。さらに、地球に数時間当たるだけの太陽光で、人類の年間エネルギー需要をすべて賄うのに十分です。

しかし、もちろん問題はそれをすべて捕らえることができない点です。太陽光の大部分は海や砂漠に当たり、太陽エネルギーの貯蔵や配電も困難です。さらに、太陽光パネルの効率は低く、約15〜25％にすぎません。

さらに重要なのは、太陽光は一定ではないことです。夜や天候、季節の影響を受けます。そのため、光伏システムがどれだけ効率的になっても、太陽光発電は間欠的であり、エネルギーは昼間にしか生成できません。

さて、この制約が完全に消える世界を想像してください。常に太陽光が得られ、さらに必要なときにすぐに利用できます。これこそがReflect Orbitalが目指すものです。

カリフォルニア拠点のスタートアップは、5万個の大型軌道ミラーを使って、必要に応じて太陽光を地球に照射することを提案しています。このアイデアは、太陽エネルギーが昼間に限定されるという制約を取り除き、夜間でもエネルギーを生成できるようにするものです。

「当社の技術は世界の太陽光出力を3倍以上に増やす可能性があり、持続可能でエネルギー安全な未来を切り開く」と述べています 同社のウェブサイト。

もしこれが実現すれば、太陽エネルギーの経済構造や広範な電力網を根本的に変える可能性があります。しかし同時に、専門家は夜空の明瞭さの喪失、野生動物の行動乱れ、概日リズムへの悪影響などの潜在的リスクを警告しています。さらに、天文学者の多くは、宇宙ミラーのクラスターでオンデマンドに太陽光のスポットを提供するReflect Orbitalの計画を、観測天文学への大きな脅威と見なしています。

これが画期的な技術なのか、後悔する可能性のある一線なのかを理解するために、Reflect Orbitalを詳しく見てみましょう。

オンデマンドで太陽光をエンジニアリング

数億年にわたり、すなわち地球が自転し太陽の周りを公転している間、私たちは昼と夜を経験してきました。地球の24時間の自転によって生まれる光と闇の自然なリズムの下で、生命と生態系は進化してきました。しかし、Reflect Orbitalはこのパターンを変えようとしています。

スタートアップは、光を特定の地域に向けて照射できる未来を提案しています。そのような未来は自然な暗闇を脅かし、環境を根本的に変えるでしょう。これを実現するために、同社は数千機の衛星を打ち上げ、各衛星が低軌道（LEO）で操縦可能な「太陽光リフレクター」として機能します。

これらの衛星は大型の反射パネルまたは巨大な宇宙ミラーを装備しています。同社が使用しようとしているミラーは正方形で、伸張されたポリエチレンテレフタレート（PET）から作られるポリエステルフィルムであるマイラで、反射性、電気絶縁性、高引張強度、化学的安定性が特徴です。

提案されているこれらのミラーは約33〜180フィートのサイズで、地球の昼側から夜側で光を必要とする人々へ太陽光を再定向し、実質的に「太陽光サービス」を提供するものです。

同社によれば、余分な太陽光は夜間の太陽光発電所の電力供給、捜索救助活動の支援、街路照明、作物の成長促進、さらには季節性うつ病の軽減にも利用できるとのことです。

「化石燃料に代わるものを構築し、実際にすべてに電力を供給できるようにしようとしているのです。」

– Reflect Orbitalの最高経営責任者Ben Nowackはインタビューで語った

多数の衛星のいずれかからの光束は、地上に約3マイル（約5キロメートル）にわたって柔らかく月のような光を投げかけます。一方、その照度は0.8〜2.3ルクスの範囲です。参考までに、満月時の月光の照度は推定される0.05〜0.2ルクスです。

したがって、Reflect Orbitalのシステム内の各衛星は、満月よりはるかに明るい光を提供する可能性があります。しかし、この光を供給するには、同じ場所を対象とする複数の衛星が必要です。衛星は空を急速に横切り、特定のエリアを数分間しか照らせないためです。そのため、同社は価値ある照明を提供するために、数千機の衛星を大規模なメガコンステレーションとして配備する計画です。

Reflect Orbitalの試作ミラーEarendil-1は、長さ約60フィートと予想されており、ほぼ完成しています。宇宙に投入されれば、太陽光を反射して地表に円形の光斑を照らすでしょう。

この機体は今年宇宙へ打ち上げられる可能性がありますが、同社は1年以内にさらに2機の試作機を、次の2年間で数十機を打ち上げる計画です。目標は2028年末までに1,000機の大型衛星を軌道に投入し、10年末までに約5,000機、2035年までに5万機の完全なコンステレーションを構築することです。

Reflect Orbitalの大胆なビジネスモデルの内部

2021年にBen NowackとTristan Semmelhackによって設立されたReflect Orbitalは、3,500万ドル以上を調達し、宇宙に全く新しいエネルギーインフラ層を構築しています。

2024年9月下旬、Reflect Orbitalは調達しました650万ドルのシードラウンドをSequoia Capitalが主導し、Starship Ventures、Keenan Wyrobek、Keller Rinaudo Cliffton、Baiju Bhattが参加しました。1年以内に、調達しました2,000万ドルのシリーズA資金をLux Capitalが主導し、Starship VenturesとSequoia Capitalが参加しました。

「我々は、彼らのオンデマンド照明技術が、重要なオペレーションからエネルギー回復力に至るまで、地球上の課題解決の方法を変える可能性があると信じています。」

– 当時、Lux CapitalのマネージングパートナーJosh Wolfeは語った

昨年、米空軍から小規模事業イノベーション研究（SBIR）契約1,250,000ドルを獲得しました。

CEOによれば、Reflect Orbitalは、石油を掘り燃やすタイプ1文明から、資源採取で地球環境を損なう代わりに太陽からすべてのエネルギーを得るタイプ2文明へと世界を移行させる手助けをするとのことです。

「これは人類が太陽を制御し始める初めての時です」と彼は出席した際に述べました。この進歩は「水を制御し、雨を待たずに移動させる方法を学んだときのようなものです。我々は太陽光でそれを実現しようとしているのです。」

彼は、太陽はエネルギーの最良形態であり、人類がこれまでに消費したエネルギーの5,000倍のエネルギーを1秒あたり生み出すと指摘しました。また、鏡で光を反射させることは非常に効率的で、「鏡で太陽光を反射するとほとんどエネルギーが失われません」。同社は衛星の向きを調整し、ある地域が暗闇を保ちたい場合は反射光を宇宙へ向けることができるようにしています。

「したがって、これらの衛星の非常に大規模なコンステレーションを人々に迷惑をかけず、眩しくもしない形で運用できます」とNowackは語った。光はビームの直下にいる人には非常に明るく見えるが、スポット外の人には「意図的に衛星を見ていない限り、地上の光が見えるだけです」と述べました。

ビジネスモデルについて語ると、Nowackは「単に資源を販売しているだけで、ロケットは自社で製造していない」と述べました。「SpaceXがロケットを担当し、衛星を打ち上げ、我々は軌道に乗り、そして顧客に太陽光を販売するのです。」

しかし、この「太陽光サービス」の費用はどれくらいでしょうか？NowackはNYTに語った、顧客が年間1,000時間以上の契約を結んでいる場合、1つのミラーの光に対して1時間あたり約5,000ドルを請求すると語りました。

ただし、一回限りのイベントや緊急時は、複数の衛星が必要で調整に手間がかかるため、費用は高くなります。太陽光発電所に関しては、追加の光時間で生成された余剰電力の収益を分配する計画です。

特筆すべきは、Reflect Orbitalが米国連邦通信委員会に申請しました「NGSO衛星の建造・打ち上げ」ライセンスを既に申請していることです。FCCは衛星展開に必要なライセンスを発行します。

昨年7月に申請されたライセンスが承認されれば、試作衛星は今夏に早期打ち上げが可能です。Reflect Orbitalの申請に対する公開コメント期間は現在終了しています。

申請書の中で、同社は「商業および政府パートナーから大きな関心を集めている」と述べました。また、ミッションの全資金を確保し、サービスに対して26万件以上の申し込みを受けたと同社は指摘しています。

アイデアは再び戻ってきたが、リスクは高まっている

Reflect Orbitalはアイデアを実現に近づけているが、これは初めての試みではありません。

ほぼ半世紀前の1977年、ロケットエンジニアのKrafft A. Ehrickeは、災害地域を照らし作物の凍結を防ぐために宇宙ミラーのアイデアを提案しました。その以前の1923年には、ドイツのロケット先駆者Hermann Oberthが博士論文で同様の構想を示しています。

1993年には、約80フィートのミラーを搭載したロシアの衛星Znamyaが、地球上に短時間太陽光ビームを反射しました。

長年にわたり、このアイデアは依然として議論の的であり、専門家はプロジェクトの副作用を懸念しています。

これらのミラーは航空機のパイロットを注意散漫にするだけでなく、人間や動物の健康、そして生態系への潜在的リスクについても懸念を呼び起こします。

「夜は暗くあるべきであり、これらの衛星は夜を昼に変えるよう設計されています」とSmith Collegeの天文学者James LowenthalはSmithsonianに語った。「夜を意図的に追い払うことは、私の存在の根底に反するものです。」

結局のところ、植物は開花と成長に昼と夜の両方が必要です。これらのサイクルは私たちが起床・睡眠する時間を示し、鳥類やその他の生物の移動を決定します。冬眠する昆虫や動物も余分な光に混乱する可能性があります。

「概日リズムは細菌から植物、動物、そして人間に至るまで、すべての生物に存在します。このリズムは自然な光暗サイクルに生理機能を同期させ、全体的な健康に重要です。夜間の光はこれらのリズムを乱し、健康と福祉を損なう可能性があります。」

– Feinbergの神経学・予防医学准教授Kristen KnutsonはNorthwestern Nowに語った

この影響は地球上のすべての生命にとって極めて大きいです。しかし、FCCにとっては問題ではありません。同機関の見解では、宇宙での活動は環境審査の対象外とされているからです。

衛星申請を審査する際、FCCは宇宙機の無線通信が他機と干渉しないことを確認し、運用寿命終了時に安全に処分されることを保証します。それだけです。

したがって、「カリフォルニアの小さな企業が、無線送信を管理する一つの機関の許可だけで、世界中の空を変えることができるのは驚くべきことだ」とカナダ・レジーナ大学の天文学者Samantha Lawlerは述べました。

照明が干渉になる

Reflect Orbitalの野望は、夜空そのものを保護するという別の問題を提起します。天文学者は、同社の衛星が天体観測を妨げることを懸念しています。これは、宇宙ミラーが地平線上にあるたびに、空が明るくなりすぎて天文学的研究ができなくなるためです。

すでに、SpaceXが運用する約10,000機のStarlink衛星コンステレーションは、地上望遠鏡で撮影された画像に明るいストリークを生じさせ、天文学者の観測所に影響を与えています。

しかし、SpaceXや他社が衛星の反射率を下げて夜空の光害を最小化しようとしている一方で、Reflect Orbital衛星の目的はできるだけ明るくすることにあります。

単一の衛星からの反射太陽光は約18平方マイルに広がり、太陽光パネルに届く光子数は正午時の約1/140,000に減少します。

たとえ180フィート幅の大型ミラーであっても、オーストラリア・モナッシュ大学の天文学者Michael Brown博士は、FCCへのコメントで「単一地点で正午の太陽光の20％に相当する光を得るには3,000機以上の衛星が必要になる」と述べました。

Lawlerは、同社の太陽光発電増強の狙いについても疑問を示し、「計算するとミリワット規模です」と述べました。「太陽光パネルを作動させるだけでも、地上の同一点に数百から数千のミラーを向ける必要があります。意味がありません。」

Brownによれば、ミラー衛星のネットワークはエネルギー生産を増やす効率的な手段ではありません。

「彼のアイデアが繰り返し取り上げられるのは、ある種のシンプルさとエレガンスがあるからだと思います」とBrown博士はインタビューで語った。「しかし、数字を計算し始めると、簡単に計算できるにもかかわらず、多くの深刻な問題が浮かび上がります。」

同社が反射光は対象エリアだけで見えると主張することは、プリンストン大学の天文学者Gaspar Bakosによっても疑問視されています。彼は、空気中の粒子が光を必然的に散乱させ、ビームの光がはるか遠くの夜空まで照らす可能性があると述べました。

これに対し、CEOはシミュレーションで問題を検証しており、批評家が描くほど深刻ではないと述べました。「実際の衛星からの実測データで何が起きているか正確に示す予定です」と彼は語った。「それは大いに役立ちます。偽装はできません。」

Bloombergへの声明で、Reflect Orbitalは天文学コミュニティと協力し、プロジェクトの潜在的影響を最小化する取り組みを行っていると述べました。

Bakos博士は、月は大気がないため宇宙ミラーに適していると指摘しました。NASAは現在、月面基地を建設しており、今後10年間で200億ドルを費やす計画です。

「正直言って、むしろ美的観点からも懸念しています。空が共有された荒野のようであることが好きです」とBrownは10月にあるメディアに語った。「暗くて美しい場所で夜空を見上げ、テクノロジーの絶え間ない存在を感じると、多少の喪失感があります。」

先月のブログ記事で、同社は今年の2つの実証衛星打ち上げが科学者や一般市民を含むすべての人に技術を学び、初期段階でこの新しいツールを形作る機会を提供すると共有しました。「私たちは科学者と協力し、反射の精度を測定し、可視性を評価し、緩和策をテストすることに熱意を持っています。」

Reflect Orbitalはまた、「宇宙から正確な太陽光を再指向し、クリーンエネルギーへのアクセスを拡大する」ことを地球上で実現するという目標を再確認しました。これにより、差し迫った課題の解決と新たな機会創出が期待できると述べています。「夜空を保護する形で実現したい」と語っています。

この点に関して、同社のサービスは事前に定められた時間帯に限定されたエリアで提供され、天文台付近への光の反射は回避されます。また、研究者が短時間の運用ウィンドウを計画できるよう、衛星位置情報を事前に共有する予定です。

結論

Reflect Orbitalは大胆でありながら議論の余地があるアイデアで、エネルギーの未来を変える可能性があります。特に、太陽光発電にとっては画期的な変化となり得ます。間欠性を排除することで、土地を占有せずに太陽光発電所の稼働容量を増やすことができます。成功すれば、太陽光はより安定し価値のあるものになるでしょう。

しかし、これらの利点には代償が伴います。Reflect Orbitalのアイデアは24時間365日の再生可能エネルギーを可能にする一方で、深刻な光害や生態系への混乱を引き起こす可能性があります。天文学者はすでにStarlinkのようなコンステレーションに苦慮しており、数千の反射ミラーを追加すれば暗黒空観測はさらに悪化するでしょう。

同社が科学界から大きな反発を受ける中、Reflect Orbitalが将来のインフラの基盤となるのか、過剰な野心の警告的な物語になるのかはまだ未知数です。

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