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SF映画にでも登場しそうな話ですが、2013年2月、実際に直径17mの小惑星がロシアのチェリャビンスク州の空で爆発し、隕石雨が地面に落ち、それから16時間後に直径45mの小惑星が地球をギリギリに避けていきました。

米国航空宇宙局（NASA）によると、2022年11月基準地球に近接または衝突する可能性が高い潜在的リスク小惑星は2304個であり、今後100年間地球に脅威を与える可能性が高い小惑星は22個です。直径が140mの小惑星は都市一つを崩壊し、直径が1kmを超える小惑星は全世界を荒廃化するほど破壊力を持っています。
それで、NASAは人類の最初の小惑星衝突実験である「DART」ミッションを計画しました。DARTは双小惑星軌道修正試験の略で、DARTという名前の無人宇宙船を「ディモルフォス」という小惑星に衝突させて軌道を変えるようにする任務です。

ディモルフォスは小惑星「ディディモス」の周りを公転する衛星小惑星で、直径は170m、地球から約1080万km離れています。軌道上地球に脅威となる対象ではありませんが、大きさと位置を考慮して、実際の小惑星が地球に衝突しようとする危険な状況に対処するために必要なデータを簡単に得ることができ、標的に選定しました。

2021年11月24日、DARTチームは米国カリフォルニアバンデンバーグ宇宙軍基地で宇宙船を発射しました。10ヶ月が過ぎた2022年9月26日、宇宙船がディモルフォスに衝突し、小惑星の軌道を変えることに成功しました。研究者たちはこのために小惑星の公転周期、速度、運動量を用いた計算を行い、小惑星の動きを3D模擬実験にしました。

今後も、DARTチームはディモルフォスを観察し続け、データを収集し、小惑星について詳しく研究する予定だそうです。そしてその中には数学者がいます。果たして数学者はDARTチームでどんな役割を果たしたのでしょうか。           
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●小惑星の軌道を変えた緻密な計算

DARTチームの一員であるウェンディカルドウェル米国ロスアラモス国立研究所研究員は大学院で応用数学を専攻しながら小惑星研究を始めました。その時研究した小惑星は「16 Psyche」で、知られている小惑星のうち17番目に大きく、10番目に重い小惑星です。当時、NASAで16Psycheを数学的にモデル化する研究テーマがあり、個人的に興味を感じ、その時から着実に小惑星を研究しました。

「学部の頃、偶然に応用数学を勉強していた大学院生と会話を交わしたが、理論を研究する純粋数学とは異なり、応用数学は自分がした研究の影響をすぐに体感できると感じました。もちろん、純粋数学も重要ですが、代数や行列を勉強するとき、この学問がインターネットの発展をもたらすかどうかはわかりません。しかし、応用数学ではコロナ19のような病気の伝播をモデル化できます。研究を通じて世界を理解できて良いです。DARTミッションは博士指導教授の勧誘で、2019年9月に公式に参加することになりました。」

ウェンディ研究員はDARTチームの中で「衝突モデル化ワークグループ」に属しています。このグループは、小惑星に衝撃が加わったときに軌道がどのように変わるかをモデル化することをします。宇宙船が小惑星に衝突する状況を模擬実験を通じて検証する役割です。

「私は主に3D模擬実験を担当しました。小惑星がどんな物質でなされているのかによって衝突した時の様相が変わります。そのため、さまざまなデータを総合して小惑星の物質的特性を正確に把握しなければなりません。これにはいくつかのテストと多くの計算が必要なので、非常に高速なスーパーコンピュータを使って作業しました。」

●DARTチームのメンバーと数学者の役割

DARTチームには、NASA、米国応用物理研究所を含むケニア技術大学の専門家まで集まっています。何百人もの専門家が参加しただけに、専門分野も多様です。DARTチームにはどの分野の専門家がいるのでしょうか。特にその中で数学者の役割は何でしょうか。           
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ほとんどの人が複数のカテゴリーの専門知識を持っているので、その専門家が正確に何パーセントだと言うのは難しいです。メンバー全体で数学者の数はあまりいませんが、数学はDARTミッションにとって非常に重要です。地質学者、天文学者、工学者みんな優れた数学の専門知識を持っており、非常に多くの数学計算を行いました。

● 数学の本質は創造性

Q. もともと所属している米国ロスアラモス国立研究所ではどんなことをしますか？

「私は計算物理学部門の検証および分析グループに属しています。研究室では主にコーディングをしたり、小惑星衝突などの物理的事象の模擬実験を行っています。 また、地下核実験のような爆発やこれによって形成される噴火口を研究します。学生を指導してプロジェクトを一緒にすることもあります。」

Q. 大学院の時に小惑星以外にも薬物中毒を研究しましたが、この研究について説明してください。

「薬物中毒患者を合計5つのグループに分類した後、各グループの変化を調べました。例えば、薬物中毒の人、これを克服するためにリハビリ中の人などに分けて、あるグループに入ってくる人と出て行く人を追跡しました。このような変化は、時間の流れのように、ある変数によって他の変数がどのように変化するかを説明する「偏微分方程式」を用いて解釈します。小惑星研究でも様々なデータを利用して変数の偏微分方程式を立てるという点で似ていると言えます。」

Q. しばしば数学者といえば、机に座って問題だけ解く姿を思い浮かべます。これについてどう思いますか？

「私は、典型的な数学者のように見えないのがとても好きです。数学者ですが、髪を華やかに染めてピアスもしたのです。人々が考える数学者のような面貌を持った人だけでなく、私のような人も数学者だということを人々に知ってもらいたいです。

私は数学の本質に「創造性」があると思っています。難しい問題を考えて、この問題がどこに適用できるかを考えることが、すべて創意性から出た結果です。両親とも音楽を専攻していて、私もそのような創造性に似ていると思います。それで私は数学の他にもダンス、ミュージカル演出など多様な活動を楽しみながら他の方法で私の創意力を発揮します」

Q. これからの計画はどうなりますか？

「今後1、2年程度は、ディモルフォスを継続的に観察し、DARTミッションをうまく仕上げなければならないと思います。それ以外は、2人の生徒とそれぞれクレーターと岩石に関する研究プロジェクトを一緒に進めていますが、その研究も上手くできればと思います。数学者の夫ともSNSマーケティングに関する数学モデル化研究を行っています。
https://n.news.naver.com/mnews/article/584/0000021719?sid=105


韓国・反応


・すごいです



・wow



・でも、ああいうのは計算が複雑でモデルは数学者が作るが、実際の計算はコンピューターが全部しそう‥



・今は分からないが‥危険のない小惑星‥訳もなく軌道修正衝突試験をしてそれが地球にかえって方向を変えたらどうするのか？後で計算に誤りが生じた‥そうなるのか？

↑、あの人たちが部屋の隅の失業者であるあなたも考えることをできないのか？そんなことまで考慮しても問題のない子たちをターゲットにするんだよ



・🤮👎👎