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TED2014

Jeremy Kasdin: The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets

ジェレミー・カスディン: 地球に似た惑星を発見できるかもしれない―花形スターシェード

March 19, 2014

天文学者によると、この銀河系内にある全ての恒星には必ず一つ惑星が存在し、その内5分の1の惑星に生命が存在するといいます。しかし、まだ我々はそれを直接見ることができません。ジェレミー・カスディンらのチームは、突拍子もないデザインと技術でこれに挑もうとしています。花びら型の「スターシェード」を使うことによって、5万km離れた所から、望遠鏡で惑星の写真を撮ることができるのです。彼曰く、これは「科学研究として実現できる最もすごいこと」なのです。

Jeremy Kasdin - Planet finder
Using innovative orbiting instruments, aerospace engineer Jeremy Kasdin hunts for the universe’s most elusive objects — potentially habitable worlds. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
The universe is teeming with planets.
この宇宙は惑星に満ちています
00:12
I want us, in the next decade,
今後10年で
地球に似た惑星を発見し―
00:15
to build a space telescope that'll be able to image
今後10年で
地球に似た惑星を発見し―
00:17
an Earth about another star
生命の有無を確認できる
宇宙望遠鏡を開発したいと思っています
00:20
and figure out whether it can harbor life.
生命の有無を確認できる
宇宙望遠鏡を開発したいと思っています
00:22
My colleagues at the NASA
Jet Propulsion Laboratory
NASAジェット推進研究所や
プリンストンのメンバーと共同で
00:25
at Princeton and I are working on technology
NASAジェット推進研究所や
プリンストンのメンバーと共同で
00:27
that will be able to do just that in the coming years.
こうした技術を開発中です
00:30
Astronomers now believe that every star
天文学者によると
恒星には必ず一つの惑星があり
00:33
in the galaxy has a planet,
天文学者によると
恒星には必ず一つの惑星があり
00:35
and they speculate that up to one fifth of them
その5分の1は生命がいる
地球に似た惑星だと推測されています
00:37
have an Earth-like planet
その5分の1は生命がいる
地球に似た惑星だと推測されています
00:39
that might be able to harbor life,
その5分の1は生命がいる
地球に似た惑星だと推測されています
00:40
but we haven't seen any of them.
しかし まだ見れてはいません
間接的に検出しただけです
00:42
We've only detected them indirectly.
しかし まだ見れてはいません
間接的に検出しただけです
00:44
This is NASA's famous picture of the pale blue dot.
これはNASAの有名な
青白い点をとらえた写真です
00:47
It was taken by the Voyager spacecraft in 1990,
これはNASAの有名な
青白い点をとらえた写真です
00:50
when they turned it around as
it was exiting the solar system
1990年 宇宙探査機ボイジャーが―
00:53
to take a picture of the Earth
60億km離れた太陽系の外から
地球を撮影しました
00:55
from six billion kilometers away.
60億km離れた太陽系の外から
地球を撮影しました
00:57
I want to take that
地球に似た別の惑星を
この写真のように撮影したいのです
00:59
of an Earth-like planet about another star.
地球に似た別の惑星を
この写真のように撮影したいのです
01:01
Why haven't we done that? Why is that hard?
なぜそれが難しいのでしょうか?
01:04
Well to see, let's imagine we take
なぜそれが難しいのでしょうか?
01:06
the Hubble Space Telescope
例えばハッブル宇宙望遠鏡を
火星の軌道に持っていくと
01:07
and we turn it around and we move it out
例えばハッブル宇宙望遠鏡を
火星の軌道に持っていくと
01:09
to the orbit of Mars.
例えばハッブル宇宙望遠鏡を
火星の軌道に持っていくと
01:11
We'll see something like that,
このように
地球は少しぼやけて見えます
01:13
a slightly blurry picture of the Earth,
このように
地球は少しぼやけて見えます
01:14
because we're a fairly small telescope
火星の軌道に比べると
望遠鏡が小さすぎるからです
01:16
out at the orbit of Mars.
火星の軌道に比べると
望遠鏡が小さすぎるからです
01:18
Now let's move ten times further away.
さらに10倍離れた距離にある
天王星の軌道に移動しましょう
01:20
Here we are at the orbit of Uranus.
さらに10倍離れた距離にある
天王星の軌道に移動しましょう
01:22
It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve.
より小さくなり詳細がわかりません
月はまだ小さく見えます
01:24
We can still see the little moon,
より小さくなり詳細がわかりません
月はまだ小さく見えます
01:26
but let's go ten times further away again.
さらに10倍離れた太陽系の外縁にある
カイパーベルトに移動すると
01:28
Here we are at the edge of the solar system,
さらに10倍離れた太陽系の外縁にある
カイパーベルトに移動すると
01:30
out at the Kuiper Belt.
さらに10倍離れた太陽系の外縁にある
カイパーベルトに移動すると
01:32
Now it's not resolved at all.
今度はほとんど像になりません
カール・セーガン氏によるものです
01:33
It's that pale blue dot of Carl Sagan's.
今度はほとんど像になりません
カール・セーガン氏によるものです
01:35
But let's move yet again ten times further away.
さらに10倍離れた距離にある
オールトの雲に移動しましょう
01:37
Here we are out at the Oort Cloud,
さらに10倍離れた距離にある
オールトの雲に移動しましょう
01:40
outside the solar system,
太陽系の外です
01:41
and we're starting to see the sun
太陽が視界に入り
惑星の位置に重なります
01:43
move into the field of view
太陽が視界に入り
惑星の位置に重なります
01:44
and get into where the planet is.
太陽が視界に入り
惑星の位置に重なります
01:46
One more time, ten times further away.
さらに10倍離れた距離にある
ケンタウルス座アルファ星では
01:47
Now we're at Alpha Centauri,
さらに10倍離れた距離にある
ケンタウルス座アルファ星では
01:49
our nearest neighbor star,
ここは太陽に最も近い恒星ですが
惑星は消えてしまいました
01:51
and the planet is gone.
ここは太陽に最も近い恒星ですが
惑星は消えてしまいました
01:52
All we're seeing is the big beaming image of the star
見えているのは惑星よりも
100億倍明るい恒星の光だけです
01:54
that's ten billion times brighter than the planet,
見えているのは惑星よりも
100億倍明るい恒星の光だけです
01:56
which should be in that little red circle.
赤い丸に惑星があるはずですが
これを発見するのだから難しい
01:59
That's what we want to see. That's why it's hard.
赤い丸に惑星があるはずですが
これを発見するのだから難しい
02:01
The light from the star is diffracting.
恒星からの光は回折し
望遠鏡の内部で散乱します
02:03
It's scattering inside the telescope,
恒星からの光は回折し
望遠鏡の内部で散乱します
02:05
creating that very bright image
これで画像が明るくなりすぎ
惑星が見えなくなるのです
02:07
that washes out the planet.
これで画像が明るくなりすぎ
惑星が見えなくなるのです
02:09
So to see the planet,
惑星を見るためにはこの光を
取り除く必要があります
02:10
we have to do something about all of that light.
惑星を見るためにはこの光を
取り除く必要があります
02:12
We have to get rid of it.
惑星を見るためにはこの光を
取り除く必要があります
02:14
I have a lot of colleagues working on
そこで多くの仲間と共に
素晴らしい技術を開発しています
02:15
really amazing technologies to do that,
そこで多くの仲間と共に
素晴らしい技術を開発しています
02:17
but I want to tell you about one today
これから一つをご紹介しますが
02:19
that I think is the coolest,
これから一つをご紹介しますが
02:20
and probably the most likely to get us an Earth
おそらく10年以内に
地球に似た惑星を捉えられる技術です
02:22
in the next decade.
おそらく10年以内に
地球に似た惑星を捉えられる技術です
02:24
It was first suggested by Lyman Spitzer,
1962年 宇宙望遠鏡の父
ライマン・スピッツァーが考案しました
02:26
the father of the space telescope, in 1962,
1962年 宇宙望遠鏡の父
ライマン・スピッツァーが考案しました
02:28
and he took his inspiration from an eclipse.
皆さんが見たことのある
日食のような現象「食」からヒントを得ています
02:31
You've all seen that. That's a solar eclipse.
皆さんが見たことのある
日食のような現象「食」からヒントを得ています
02:33
The moon has moved in front of the sun.
月が太陽の前に移動し
光を遮っているため
02:35
It blocks out most of the light
月が太陽の前に移動し
光を遮っているため
02:37
so we can see that dim corona around it.
周りにコロナがぼんやりと見えます
02:39
It would be the same thing if I put my thumb up
目に入るスポットライトの光を
親指で遮ると
02:41
and blocked that spotlight
that's getting right in my eye,
目に入るスポットライトの光を
親指で遮ると
02:43
I can see you in the back row.
後ろの席の人が見えるのと同じです
どうなっているのでしょうか?
02:46
Well, what's going on?
後ろの席の人が見えるのと同じです
どうなっているのでしょうか?
02:48
Well the moon
月は地球に影を投げかけています
02:49
is casting a shadow down on the Earth.
月は地球に影を投げかけています
02:51
We put a telescope or a camera in that shadow,
影に望遠鏡やカメラを置き
そこから太陽を見ると
02:53
we look back at the sun,
影に望遠鏡やカメラを置き
そこから太陽を見ると
02:56
and most of the light's been removed
光の大部分が取り除かれ
コロナ内の詳しい様子を見ることができます
02:58
and we can see that dim, fine structure
光の大部分が取り除かれ
コロナ内の詳しい様子を見ることができます
03:00
in the corona.
光の大部分が取り除かれ
コロナ内の詳しい様子を見ることができます
03:02
Spitzer's suggestion was we do this in space.
スピッツァーの考えは
これを宇宙でやるということです
03:03
We build a big screen, we fly it in space,
大きなスクリーンを作り
それを宇宙で操縦します
03:06
we put it up in front of the star,
恒星の前に移動し
光の大部分を遮断します
03:08
we block out most of the light,
恒星の前に移動し
光の大部分を遮断します
03:11
we fly a space telescope in
that shadow that's created,
できた影の中に望遠鏡を置くと
惑星を見ることができます
03:12
and boom, we get to see planets.
できた影の中に望遠鏡を置くと
惑星を見ることができます
03:15
Well that would look something like this.
このように見えるはずです
03:17
So there's that big screen,
こんなに大きなスクリーンでも
惑星は見つかりません
03:20
and there's no planets,
こんなに大きなスクリーンでも
惑星は見つかりません
03:21
because unfortunately it doesn't
actually work very well,
残念なことに
これはうまく機能しておらず
03:22
because the light waves of the light and waves
光波がスクリーンの周りで
回折しているからです
03:25
diffracts around that screen
光波がスクリーンの周りで
回折しているからです
03:28
the same way it did in the telescope.
望遠鏡の時と同様です
03:29
It's like water bending around a rock in a stream,
これは川の水が岩をよけるように
流れるようなものです
03:31
and all that light just destroys the shadow.
光が影を消してしまい
これでは惑星を見ることができません
03:34
It's a terrible shadow. And we can't see planets.
光が影を消してしまい
これでは惑星を見ることができません
03:36
But Spitzer actually knew the answer.
しかしスピッツァーは
どうすれば良いか知っていました
03:39
If we can feather the edges, soften those edges
境界をぼかして回折を抑えれば
惑星を見ることができます
03:40
so we can control diffraction,
境界をぼかして回折を抑えれば
惑星を見ることができます
03:43
well then we can see a planet,
境界をぼかして回折を抑えれば
惑星を見ることができます
03:45
and in the last 10 years or so we've come up
ここ10年でその最適な方法を見つけました
03:46
with optimal solutions for doing that.
ここ10年でその最適な方法を見つけました
03:48
It looks something like that.
これです
花びらスターシェードと呼んでいます
03:50
We call that our flower petal starshade.
これです
花びらスターシェードと呼んでいます
03:54
If we make the edges of those petals exactly right,
花びらの端を直立させ形状を変えると
回折を制御することができます
03:56
if we control their shape,
花びらの端を直立させ形状を変えると
回折を制御することができます
03:59
we can control diffraction,
花びらの端を直立させ形状を変えると
回折を制御することができます
04:01
and now we have a great shadow.
良い影が出来ました
これで約100億倍暗くなります
04:02
It's about 10 billion times dimmer than it was before,
良い影が出来ました
これで約100億倍暗くなります
04:04
and we can see the planets beam out just like that.
そして惑星を見ることができました
04:06
That, of course, has to be bigger than my thumb.
スターシェードの大きさは
04:10
That starshade is about
もちろん親指よりは大きく
フットボール競技場の約半分のサイズです
04:12
the size of half a football field
もちろん親指よりは大きく
フットボール競技場の約半分のサイズです
04:13
and it has to fly 50,000 kilometers
away from the telescope
5万km離れた所から望遠鏡に影を作れば
惑星を見ることができるのです
04:15
that has to be held right in its shadow,
5万km離れた所から望遠鏡に影を作れば
惑星を見ることができるのです
04:18
and then we can see those planets.
5万km離れた所から望遠鏡に影を作れば
惑星を見ることができるのです
04:20
This sounds formidable,
手ごわそうに思えますが
04:22
but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL,
NASAジェット推進研究所の優秀な仲間は
素晴らしいデザインを発明しました
04:24
came up with a fabulous design for how to do that
NASAジェット推進研究所の優秀な仲間は
素晴らしいデザインを発明しました
04:27
and it looks like this.
このように巻き付いている状態から
望遠鏡から分離し
04:29
It starts wrapped around a hub.
このように巻き付いている状態から
望遠鏡から分離し
04:31
It separates from the telescope.
このように巻き付いている状態から
望遠鏡から分離し
04:32
The petals unfurl, they open up,
花びらは広がり
望遠鏡は回転します
04:34
the telescope turns around.
花びらは広がり
望遠鏡は回転します
04:37
Then you'll see it flip and fly out
望遠鏡から5万kmの地点へ
飛び出していくのがわかります
04:38
that 50,000 kilometers away from the telescope.
望遠鏡から5万kmの地点へ
飛び出していくのがわかります
04:40
It's going to move in front of the star
このように恒星の前に移動し
素晴らしい影を作り出します
04:44
just like that, creates a wonderful shadow.
このように恒星の前に移動し
素晴らしい影を作り出します
04:46
Boom, we get planets orbiting about it.
軌道を回る惑星を
見ることができました(拍手)
04:49
(Applause)
軌道を回る惑星を
見ることができました(拍手)
04:53
Thank you.
ありがとう
04:55
That's not science fiction.
SFの話などではありません
この開発に5、6年間取り組んできました
04:57
We've been working on this
for the last five or six years.
SFの話などではありません
この開発に5、6年間取り組んできました
04:59
Last summer, we did a really cool test
去年の夏 カリフォルニアで
すごい試験をしてきました
05:02
out in California at Northrop Grumman.
去年の夏 カリフォルニアで
すごい試験をしてきました
05:04
So those are four petals.
花びらが4つの
スターシェードのミニチュア版です
05:07
This is a sub-scale star shade.
花びらが4つの
スターシェードのミニチュア版です
05:08
It's about half the size of the one you just saw.
さっきの半分ぐらいの大きさです
05:10
You'll see the petals unfurl.
花びらが広がっていきます
4名のインターンの学部生が作ったものです
05:13
Those four petals were built by four undergraduates
花びらが広がっていきます
4名のインターンの学部生が作ったものです
05:14
doing a summer internship at JPL.
花びらが広がっていきます
4名のインターンの学部生が作ったものです
05:16
Now you're seeing it deploy.
花びらは回転して
正しい位置につかなければなりません
05:19
Those petals have to rotate into place.
花びらは回転して
正しい位置につかなければなりません
05:20
The base of those petals
花びらの基底部は0.1mmという単位で
毎回同じ場所に動く必要があるのです
05:22
has to go to the same place every time
花びらの基底部は0.1mmという単位で
毎回同じ場所に動く必要があるのです
05:23
to within a tenth of a millimeter.
花びらの基底部は0.1mmという単位で
毎回同じ場所に動く必要があるのです
05:25
We ran this test 16 times,
16回の試験全てで 0.1mm単位の
正確な移動を行うことができました
05:27
and 16 times it went into the exact same place
16回の試験全てで 0.1mm単位の
正確な移動を行うことができました
05:29
to a tenth of a millimeter.
16回の試験全てで 0.1mm単位の
正確な移動を行うことができました
05:32
This has to be done very precisely,
正確に行わなければならないですが
この技術を確立し宇宙に応用できれば
05:33
but if we can do this, if we can build this technology,
正確に行わなければならないですが
この技術を確立し宇宙に応用できれば
05:35
if we can get it into space,
このようなものを見ることができるかもしれません
05:37
you might see something like this.
このようなものを見ることができるかもしれません
05:39
That's a picture of one our nearest neighbor stars
ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された
太陽に最も近い恒星の写真です
05:41
taken with the Hubble Space Telescope.
ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された
太陽に最も近い恒星の写真です
05:43
If we can take a similar space telescope,
少し大きい宇宙望遠鏡を使用し
05:46
slightly larger,
少し大きい宇宙望遠鏡を使用し
05:48
put it out there,
この前に遮光器を置くと
このように見えるかもしれません
05:49
fly an occulter in front of it,
この前に遮光器を置くと
このように見えるかもしれません
05:51
what we might see is something like that --
この前に遮光器を置くと
このように見えるかもしれません
05:52
that's a family portrait of our
solar system -- but not ours.
これは太陽系の家族写真ですが
見たいのは別の太陽系です
05:54
We're hoping it'll be someone else's solar system
これは太陽系の家族写真ですが
見たいのは別の太陽系です
05:57
as seen through an occulter,
遮光器―スターシェイドを通して
見られたらと思っています
06:00
through a starshade like that.
遮光器―スターシェイドを通して
見られたらと思っています
06:01
You can see Jupiter, you can see Saturn,
木星や土星
天王星や海王星などが見えます
06:02
Uranus, Neptune, and right there in the center,
木星や土星
天王星や海王星などが見えます
06:04
next to the residual light
そして中央の光の隣にある
青白い点が地球です
06:07
is that pale blue dot. That's Earth.
そして中央の光の隣にある
青白い点が地球です
06:08
We want to see that, see if there's water,
これを見つけ そこに水や酸素や
オゾンがあるかどうかがわかれば
06:10
oxygen, ozone,
これを見つけ そこに水や酸素や
オゾンがあるかどうかがわかれば
06:13
the things that might tell us that it could harbor life.
生命の存在を確認できるかもしれません
06:14
I think this is the coolest possible science.
これは科学で可能な最もすごいことだと思います
だからこそ我々は取り組んでいるのです
06:17
That's why I got into doing this,
これは科学で可能な最もすごいことだと思います
だからこそ我々は取り組んでいるのです
06:19
because I think that will change the world.
これで世界は変わると考えているからです
惑星が見られれば全てが変わるのです
06:21
That will change everything when we see that.
これで世界は変わると考えているからです
惑星が見られれば全てが変わるのです
06:23
Thank you.
ありがとうございました
06:25
(Applause)
(拍手)
06:27
Translator:Hidehito Sumitomo
Reviewer:Yuko Yoshida

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Jeremy Kasdin - Planet finder
Using innovative orbiting instruments, aerospace engineer Jeremy Kasdin hunts for the universe’s most elusive objects — potentially habitable worlds.

Why you should listen
At Princeton’s High Contrast Imaging Laboratory, Jeremy Kasdin is collaborating on a revolutionary space-based observatory that will unveil previously unseen (and possibly Earth-like) planets in other solar systems.

One of the observatory’s startling innovations is the starshade, an orbiting "occulter" that blocks light from distant stars that ordinarily outshine their dim planets, making a clear view impossible. When paired with a space telescope, the starshade adds a new and powerful instrument to NASA’s cosmic detection toolkit.
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