神舟20号の窓を微小デブリが損傷、代替宇宙船打ち上げで浮かぶ軌道上のリスク
2026年8月7日 13:50
中国の宇宙ステーション「天宮」に210日間滞在した神舟21号の乗組員が8月5日、5月の地球帰還後初めて北京で記者会見に臨んだ。中国有人宇宙事業弁公室（CMSA）と乗組員の説明によると、追跡されていなかった微小なスペースデブリが神舟20号の窓を損傷し、帰還船の変更と無人の代替宇宙船の打ち上げが必要になったという。
中国側は一連の対応を、中国有人宇宙飛行で初となる軌道上の緊急救助と位置付けている。事故原因や対応の詳細には中国側の発表に依拠する部分があるが、この事態は、追跡困難なスペースデブリが有人宇宙飛行に及ぼすリスクと、宇宙船の設計や緊急時の運用体制を改めて浮き彫りにした。
■神舟20号の窓にひびを入れたもの
「中国の有人宇宙計画の緊急対応システムは、我々の滞在中に実地の試練を乗り越えました」と、神舟21号のミッションコマンダー、ジャン・ルー（Zhang Lu）氏は8月5日の記者会見で語った。「スペースデブリによる宇宙船への衝突への対処から、軌道上のスケジュール調整、帰還船の切り替え、緊急打ち上げの実施に至るまで、システム全体が滞りなく機能し、我々の安全を確保しました」
これは乗組員による中国の緊急対応システムへの評価である。ジャン・ルー氏、フライトエンジニアのウー・フェイ（Wu Fei）氏、ペイロードスペシャリストのジャン・ホンジャン（Zhang Hongzhang）氏からなる神舟21号の乗組員は、不測の事態と計画的な科学研究の組み合わせにより、従来の記録を6週間上回る、中国の単一の有人宇宙飛行ミッションとして最長となる記録を樹立した。
CMSAの説明では、2025年11月5日、神舟20号の3人の乗組員が通常の約6カ月間の交代任務を終え、天宮から地球へ帰還する準備をしていた際、帰還カプセルの窓に微細なひび割れが見つかった。中国側は、地上の監視ネットワークでは追跡できないほど小さなスペースデブリの衝突が原因だったとしている。
同じような微小物体による事故は、ほかの宇宙船でも起きている。2016年には、国際宇宙ステーション（ISS）のキューポラの窓が微小な物体によって損傷した。地上から追跡できない小型デブリは、宇宙政策の専門家から、特に管理の難しい軌道上の脅威として繰り返し指摘されてきた。
テキサス大学オースティン校のスペースデブリ専門家、モリバ・ジャー（Moriba Jah）氏は、事故発生当時、この出来事について次のように述べた。「微小なデブリによって宇宙船の窓が損傷したため、乗組員の帰還が延期された。帰還を遅らせ、使用する宇宙船を変更するという決定は、不完全な知識に基づきながらも責任あるリスク管理を行ったことを示している。同時に、軌道上を移動する物体について継続的かつ検証可能な理解を維持できないという、我々全体が抱える、より深い問題も露呈している」
この能力の欠如は、偶発的ではなく構造的な問題である。地球を周回するデブリは推定1億3000万個に上るが、地上のレーダー網が確実にカタログ化できるのは、おおむね10センチメートル以上の物体に限られる。この基準を下回る物体は事実上見えない。その中には、1センチメートル以上の物体が約120万個含まれており、いずれも軌道速度では重大な被害を引き起こす可能性がある。
低軌道を移動する破片の速度は、時速約2万8164キロメートルに達する。この速度では、塗料の微細な破片でさえ、通常の温度変化や圧力変化には耐えられても、超高速衝突を想定していない表面を損傷させるだけの運動エネルギーを持つ。
宇宙船の窓は、その設計上、有人宇宙船で最も脆弱な部品の一つである。透明であることが本来の機能であるため、船体の不透明な部分を保護するホイップルシールドで同じように覆うことができない。中国側の位置付けでは、神舟20号の事故は、この脆弱性が中国の有人宇宙飛行で緊急対応につながった最初のケースとなった。ただし、この危険性そのものは以前から認識されていた。
■帰還船の変更と神舟22号の打ち上げ
CMSAは、この種の緊急事態に備え、酒泉衛星発射センターで予備のロケットと宇宙船を短期間で打ち上げられる状態に維持していると説明している。完全に同一ではないものの、代替用のソユーズ宇宙船を用意しておくロスコスモスの運用方針と共通する部分がある。
窓のひび割れが発見されてから20日後の2025年11月25日、無人の神舟22号が打ち上げられ、同日中に天宮へドッキングした。この宇宙船は、天宮に残された神舟21号乗組員の緊急帰還能力を確保する役割を担った。
神舟20号の乗組員は、直前にジャン・ルー氏、ウー・フェイ氏、ジャン・ホンジャン氏を天宮へ運んできた神舟21号のカプセルに乗り、2025年11月14日に天宮を出発した。これにより、天宮に残った神舟21号の乗組員は、神舟22号が到着するまで、指定された帰還船を持たない状態となった。
宇宙船事故後に無人の代替船を打ち上げた例としては、ロシアのソユーズMS-22の事故がある。2022年12月、微小隕石によってソユーズMS-22の冷却系統に穴が開き、温度管理機能が損なわれたため、乗組員の帰還に使用できなくなった。代替船のソユーズMS-23は、72日後の2023年2月24日に無人で打ち上げられた。
神舟22号は、神舟20号の窓の損傷が確認されてから20日後に打ち上げられている。ただし、事故の性質や宇宙船の準備状況は異なるため、両者の所要日数を単純に比較することはできない。中国が短期間で代替船を打ち上げられた背景には、CMSAの説明によれば、予備の機体とロケットをあらかじめ準備していたことがある。
12月9日には、神舟21号のジャン・ルー氏とウー・フェイ氏が8時間にわたる船外活動を行った。CMSAによると、2人はドッキングしたままの神舟20号のひび割れた窓を外部から点検・撮影し、デブリ防護装置を取り付けて損傷状況を記録した。
損傷した神舟20号は最終的に2026年1月19日、貨物を搭載して無人で地球へ帰還した。中国側は、搭載されていた貨物は良好な状態だったとしている。
■デブリ問題が示す構造的なリスク
宇宙領域把握を専門とする企業LeoLabsのシニアテクニカルフェロー、ダレン・マックナイト（Darren McKnight）氏は、神舟20号の事故をより広い文脈から捉えた。
同氏は軌道上のデブリ問題を気候変動の初期段階になぞらえ、危険性が蓄積し、十分に記録されているにもかかわらず、影響が徐々に表れるため、運用者が対応を先送りしやすい問題だと説明した。
「低軌道の一部の運用者は、短期的な利益のため、行動がもたらす既知の長期的影響を無視している」とマックナイト氏は語った。「実際に悪いことが起きるまで、行動を変えない者もいるだろう」
神舟20号の窓への衝突は、その「悪いこと」に当たる可能性がある。レーダーで把握されたニアミスや、予防的な回避運動ではなく、物理的な衝突によってドッキング中の帰還船が安全に使用できないと判断され、有人宇宙飛行の緊急対応が実際に発動されたためだ。
ジャー氏は、中国が宇宙船の再突入を延期した判断について、次のように評価した。「技術者が評価に確信を持てるようになるまで、有人の神舟宇宙船の再突入を延期した中国の決定は、認識上の謙虚さを示す行為だった。つまり、分かっていないことを認識し、それに応じて対応を変えたのである。このような謙虚さは例外的な対応ではなく、制度として組み込まれるべきだ」
こうした専門家の評価は、中国側の緊急対応を肯定する一方、事故原因となった小型デブリを現在の監視網では把握できないという、より根本的な問題を指摘している。代替宇宙船や防護装置を用意するだけでは、同じ種類の事故を未然に防ぐことはできない。
■210日間の軌道滞在が身体に与える影響
8月5日の記者会見で、CMSA当局者は、ジャン・ルー氏、ウー・フェイ氏、ジャン・ホンジャン氏の3人が心身ともに良好な状態にあると発表した。中国側の説明では、約2カ月間の体系的なリハビリテーションを経て、筋力、持久力、心肺機能は飛行前の水準までおおむね回復したという。
3人は回復観察段階に入っており、最終的な健康評価を受けた後、通常の宇宙飛行士訓練を再開する予定とされている。
この約2カ月というリハビリ期間は、長期宇宙飛行が身体に及ぼす影響について、これまでに蓄積された知見とおおむね一致している。大腿骨頸部や腰椎など、体重を支える部位の骨密度は、微小重力下では月に約1～1.5％低下する。その回復には数カ月にわたる荷重運動が必要で、場合によっては薬物療法も用いられる。
筋萎縮は、通常であれば重力負荷に反応する機械刺激感受性のシグナル伝達経路が抑制されることで進行する。骨密度の低下より速く進む一方、対策への反応も速いため、宇宙飛行士は一般に骨密度より先に筋肉機能を回復する。
左心室機能の低下や安静時心拍数の上昇などを伴う心血管系の機能低下も、体系的な有酸素運動によるリハビリテーションを通じ、同程度の時間軸で改善する。
平均247日間の長期ミッションを経験した男性宇宙飛行士9人を対象とする研究では、左心室の乳頭筋質量が14％減少した。この結果は、飛行後の心臓モニタリングが、骨や筋肉の回復プログラムと同様に重要であることを示している。
CMSAが公表した神舟21号乗組員の回復状況は、この長さのミッションについて研究文献から予測される内容とおおむね一致する。現在進行中の神舟23号ミッションでは、乗組員のうち1人が約1年間滞在する予定とされており、実現すれば、長期間の宇宙滞在に対する身体の適応について、中国の有人宇宙計画に新たなデータをもたらすことになる。
■宇宙農業の進展とエアロポニックス
ペイロードスペシャリストのジャン・ホンジャン氏は会見で、神舟21号ミッションで行われた科学実験について説明した。
CMSAと乗組員の発表によると、中国の有人宇宙飛行では初めて、ミニトマトと小麦のエアロポニックス栽培に成功したという。エアロポニックスとは、植物の根を空中に保持し、霧状にした養液を与える栽培方式である。
中国側はこのほか、低重力環境での繁殖を調べるため、天宮に初めて持ち込まれた小型哺乳類であるマウスを、閉鎖環境で繁殖させる実験も行ったとしている。乗組員は、光の波長と水・肥料を効率的に利用するための技術を検証し、延長されたミッション中に10種類を超える作物を栽培したという。
エアロポニックスは、微小重力環境における工学上の課題の一つに対処する技術だ。地上の農業や一般的な水耕栽培では、重力によって水が培地を通り、根の周辺から予測可能な形で移動する。
軌道上では、水や栄養分が一カ所にたまったり、根から離れて漂ったりしないよう、能動的に管理しなければならない。従来の土壌を使う方式には、重量の増加、汚染リスク、流体の予測困難な挙動といった問題もある。
エアロポニックスは培地の重量をなくし、土壌を用いる栽培方法と比べて水の使用量を最大98％削減できる。また、根の周辺環境を精密に制御できる。物資の1キログラム、水の1リットルを多大なコストをかけて地球から打ち上げなければならない宇宙活動では、こうした特徴が利点となる。
国際宇宙ステーションでは、2022年2月に始まったNASAのXROOTS研究を通じ、エアロポニックスによる植物栽培が実証されている。神舟21号では、中国側の発表によると、ISSの植物研究で多く扱われてきた葉物野菜ではなく、直接食料となるミニトマトと小麦が栽培された。
これにより、中国の宇宙ステーション環境で果実をつける作物と穀物を栽培できる可能性が示された。ただし、収穫量、栄養価、長期間の安定運用、閉鎖循環型の生命維持システムとの統合など、将来の実用化には引き続き検証が必要である。
地球からの補給が難しく、閉鎖循環型の生命維持システムが不可欠となる低軌道以遠のミッションでは、作物栽培技術が食料供給を補う手段になる可能性がある。
■乗組員が樹立した記録
コマンダーのジャン・ルー氏（48歳）にとって、今回のミッションは2022～2023年の神舟15号に続く2回目の宇宙飛行だった。中国側の記録によると、2回のミッションを通じて計7回の船外活動を行い、中国の宇宙飛行士として最多の船外活動経験を持つことになった。
フライトエンジニアのウー・フェイ氏（32歳）は、今回が初の宇宙飛行だった。中国側の発表では、宇宙へ到達し、船外活動も行った中国人宇宙飛行士として最年少の記録を樹立したという。
ウー氏は宇宙飛行士部隊に加わる前、中国空間技術研究院の研究員として勤務し、現在の天宮の中核を構成するコアモジュール「天和」と実験モジュール「問天」の開発に携わった。
ウー氏は記者会見で、その経験について次のように語った。「地上での仕事を通じて蓄積したすべての経験が、宇宙で正確な操作と適切な判断を行うために必要な自信と落ち着きにつながりました」
地上で設計や試験に携わった機器を軌道上で操作した経験は、宇宙船の構造や挙動を理解するうえで役立ったとみられる。ただし、原文が述べるような、ほかの訓練経路を持つ宇宙飛行士に対する明確な優位性までを、この発言だけで判断することはできない。
大連化学物理研究所で新エネルギーと材料を研究していたジャン・ホンジャン氏（39歳）も、今回が初の宇宙飛行だった。材料科学の経歴を持つ同氏は、ミッション中、光の波長利用効率や栽培技術に関する実験を重点的に担当した。
■神舟23号と窓の防護強化
神舟23号の乗組員であるコマンダーのジュー・ヤンジュ（Zhu Yangzhu）氏、パイロットのジャン・ジーユエン（Zhang Zhiyuan）氏、ペイロードスペシャリストのライ・カーイン（Lai Ka-ying）氏は、神舟21号の乗組員が帰還する数日前の2026年5月24日に打ち上げられた。
これにより、中国が2022年12月から天宮で続けている、乗組員が常時滞在する運用体制が維持された。中国側によると、ライ・カーイン氏は香港出身者として初めて宇宙へ到達した宇宙飛行士となった。
神舟23号の乗組員のうち1人は、天宮に約12カ月滞在する予定とされている。実現すれば、中国初の単一ミッションによる約1年間の宇宙滞在になる。ただし、CMSAは誰が長期滞在を担当するのかを公表しておらず、計画の詳細には未確定な部分が残っている。
中国側の説明によると、神舟23号の宇宙船には、神舟20号のデブリ衝突事故を受けて、窓の防護を強化する設計が取り入れられた。最初の衝突から次のミッションの宇宙船へ設計変更を組み込むまでの期間は、6カ月未満だったとされる。
ただし、防護強化の具体的な構造や性能、試験方法などについては、公開情報だけでは評価できない部分がある。また、窓の防護を強化しても、追跡不能なデブリとの衝突リスクそのものをなくすことはできない。
神舟20号の窓にひびを入れたとされるデブリは追跡されておらず、現在の地上監視技術では事前に把握できなかった。同じような物体は、低軌道で実施される今後の有人ミッションにとっても脅威となる。
ジャー氏が求める「軌道状況把握のための共通基準、相互運用可能なナレッジグラフ、認証制度」は、いまだ実現していない。神舟20号の事故と、その後に行われた帰還船の変更や代替宇宙船の打ち上げは、緊急対応体制の必要性を示すと同時に、事後対応だけでは解決できない問題が残されていることを示した。
スペースデブリの問題には、宇宙船の防護設計や緊急時の運用手順だけでなく、軌道上の物体に関する情報共有、デブリ発生を抑える国際的なルール、運用者の責任を明確にする制度も必要になる。神舟21号乗組員による説明は、こうした技術とガバナンスの課題を改めて議論の俎上に載せた。
■注目ポイントQ&A
●中国初の軌道上緊急救助とはどのようなもので、どのように展開されたのですか？
CMSAの説明によると、2025年11月、神舟20号の帰還カプセルの出発前点検で、スペースデブリの衝突によるとみられる窓のひび割れが発見され、緊急対応手順が発動されました。神舟20号の乗組員は、到着したばかりの神舟21号のカプセルで天宮を出発しました。そのため、天宮に残ったジャン・ルー氏、ウー・フェイ氏、ジャン・ホンジャン氏の神舟21号乗組員は、一時的に指定された帰還船を持たない状態となりました。2025年11月25日に無人の神舟22号が打ち上げられ、神舟21号乗組員の緊急帰還能力が確保されました。中国側は、これを同国の有人宇宙飛行で初となる軌道上の緊急救助と位置付けています。
●スペースデブリは追跡できない場合、どのように有人宇宙船に損傷を与えるのですか？
約10センチメートル未満の軌道デブリは、地上のネットワークでは確実に追跡できません。しかし、1センチメートル以上の物体は、時速約2万8164キロメートルの軌道速度では、深刻な構造的損傷を引き起こすだけのエネルギーを持っています。宇宙船の船体はホイップルシールドで部分的に保護できますが、窓は透明性を保つ必要があるため、同じ方法で覆うことができません。モリバ・ジャー氏は、この防護能力の空白を、見えないものは避けられないという知識上の問題として捉えています。
●宇宙でのエアロポニックスは、なぜ将来の深宇宙ミッションにとって重要なのですか？
微小重力下では水や栄養分が予測した方向へ流れないため、土壌を使う方式や従来の水耕栽培では流体の管理が難しくなります。エアロポニックスは、空中に保持した根へ霧状の養液を直接供給する方式です。土壌農業と比べて水の使用量を最大98％削減でき、培地の重量もなくせます。地球からの補給が困難な月や火星へのミッションでは、食料を継続的に生産する手段になる可能性があります。CMSAは、神舟21号でミニトマトと小麦を使ってこの技術を実証したとしています。一方、実用化には収穫量や栄養価、長期安定性などの検証が必要です。
●6カ月以上宇宙に滞在した後、宇宙飛行士が身体機能を回復するまで、どのくらいかかりますか？
回復に必要な期間は、ミッションの長さや飛行中に行った対策によって異なります。CMSAは8月5日の会見で、神舟21号乗組員が約2カ月間のリハビリテーションを受け、筋力、持久力、心肺機能がおおむね飛行前の水準まで回復したと発表しました。体重を支える部位の骨密度の回復には数カ月以上かかる一方、筋肉機能や心肺機能は一般に、それより早く回復します。長期ミッション後には、荷重運動や理学療法、一部の手順では薬物療法を含む体系的なリハビリテーションが行われます。
元記事: Debris Strike on Shenzhou-20 Forced China’s First Emergency Spacecraft Launch