ゲートウェイ：21世紀のムーンショットミッション

この記事はもともとUndarkに掲載されたものです。

2027年のいつになるか分からないが、すべてが計画通りに進めば、スペースX社のファルコン・ヘビーロケットが、月を周回する宇宙ステーションの基本構造物を積んで、地球の大気圏外の暗黒の空間に向けて打ち上げられる。月は、人類が深宇宙で長期居住する最初の場所となる。

宇宙飛行士は数十年にわたって国際宇宙ステーションに滞在しているが、同ステーションは地球表面からわずか250マイルのところを周回している。月面宇宙ステーションはそれより約1,000倍遠い。NASAはこの将来の宇宙居住施設をゲートウェイと呼んでいる。これはNASAのアルテミス計画の一部であり、月、そして火星に行く国際計画である。

初期のアルテミス計画は、基本的に半世紀以上前にアポロ計画が達成した成果を華麗に繰り返すものだ。2022年に打ち上げられたアルテミス1号は、無限大記号のような形をした、人間を乗せた宇宙カプセルを月を越えて地球に帰還させる140万マイルの旅に送り込んだ。2026年に予定されている2回目のミッションでは、同様の旅に人間を送る。そしてアルテミス3号では、1972年以来初めて人間を月面に着陸させる。

しかしその後、計画は過去の成果から逸脱する。2027年の打ち上げでは、ゲートウェイの最初の部分、つまりステーションの電気心臓部と実際の居住空間、巨大なアルミ製のウォーターボトルに似たワンルームマンションサイズの円筒が月周回軌道に送り込まれる。これらを組み合わせることで、将来の宇宙飛行士に居住場所と通信手段、ステーションへの電力供給、そして正しい軌道を維持する手段が提供される。

宇宙飛行士は、アルテミス IV ミッションが開始されるまでゲートウェイでの居住は開始されない。アルテミス IV ミッションは、現在 2028 年 9 月以降に予定されている。宇宙飛行士が搭乗すると、少なくとも 15 年間は月探査ミッションの浮遊基地としてこの宇宙ステーションを使用する予定だ。ゲートウェイの最初の打ち上げから数年後、NASA は ISS を廃止し、より遠く離れた場所での活動にリソースを集中させる予定だ。

ISS がゲートウェイへの足がかりとなったように、NASA はゲートウェイを月と火星の長い旅の足がかり、月と赤い惑星の両方に恒久的なインフラを建設するための道を開く軌道上の拠点と位置づけている。「ゲートウェイはまさにアルテミス アーキテクチャの要です」とゲートウェイ プログラムのマネージャー、ジョン オランセン氏は語る。「まさにその基礎を築くのです」。この宇宙船は NASA とその宇宙飛行士に故郷から遠く離れた場所での活動方法を教え、深宇宙で自律的に機能する宇宙技術をテストし、遠く離れた探査を練習するための恒久的なプラットフォームを提供し、さらには火星行きの宇宙船を建造する場所としても機能する。

しかし、NASAの元長官や元宇宙ステーションの宇宙飛行士を含む他の人々は、ゲートウェイはエンジニアがスキップできる高価でリスクの高い、ぐずぐずするステップであり、NASAは代わりに月に直接着陸し、そこで長距離宇宙生活を練習できると主張する。ステーションは、NASAがすでに資金を投じたハードウェアを利用するためだけに存在すると一部の人々は主張しており、それは以前の大統領政権の今は中止された宇宙計画の名残である。

誰が正しいかは、NASA の目標をどう見るかによって決まる。そして、問題の一部は、数十年にわたるプロジェクト、政治的移行、そして絶えず変化するテクノロジーなどにより、長期的な目標を追求すること自体が難しいということだ。

ゲートウェイの起源は、大統領政権の変遷に見ることができる。新大統領はそれぞれNASAの長官を任命し、権力の移行はNASAの宇宙探査計画に影響を及ぼすことが多い。たとえば、ジョージ・W・ブッシュはコンステレーションと呼ばれる計画を主導し、国際宇宙ステーションを完成させ、月へ行き、それから火星へ向かうことを目指していた。オバマ政権はそのアイデアを却下し、代わりに小惑星を月の近くに向け直し、宇宙飛行士が探査し、その後火星へ向かうことを望んだ。

一方、トランプ政権の最初の政権は、ディープ・スペース・ゲートウェイの構想を導入し、その後、宇宙飛行士を月面に直接送ることに焦点を移した。バイデン氏は月と火星の一般的な枠組みを維持し、ゲートウェイは移行期を乗り越えた。

「過去 35 年間、NASA の探査目標が大きく変動してきたのを見るのは、苛立たしいことです」と、2016 年の NASA 大統領交代チームで働いたコロラド大学ボルダー校の天体物理学者ジャック・バーンズ氏は述べた。こうした変動は歴史的に宇宙開発の進歩を遅らせてきた。「過去 8 年間、探査目標はある程度安定していましたが、これまでの変動は資金と推進力の面で大きな損失をもたらしました」とバーンズ氏は続けた。

しかし、これらの政権はいずれも、それぞれのやり方で、火星まで何百万マイルも旅する前に、人類がより安全な距離で本当の宇宙生活を実践できる中間段階（月面、小惑星、宇宙ステーションなど）が必要であることに同意している。いずれの政権も、おそらく探究的な教訓や技術の進歩を認めていただろうが、少なくとも今のところは、ゲートウェイ計画が存在する。

宇宙ステーションの計画・管理責任者であるエマ・レーンハート氏にとって、ゲートウェイは宇宙におけるより広い未来の始まりです。「私たちは、手元にある資源を使って、いわゆる陸地から離れて生活し、働く方法を学んでいます」とレーンハート氏は語りました。

いつか人類は宇宙で基本的な文明を築くだろう、と彼女は考えている。仕事、産業、そしてさまざまな宇宙船がある。しかし、まずは宇宙船が1つ必要だ。「私にとって、ゲートウェイはまさに未来への展望の始まりです」とレーンハート氏は語った。

ゲートウェイは当初は2つの小規模な部分からスタートしますが、時間の経過とともに拡張され、将来のアルテミス計画で新しいモジュールが追加され、定期的に補給、再乗組員、燃料補給が行われることになります。

2030年代の建設終了までに、ゲートウェイはISSの10～20％程度の規模になり、月面の宇宙飛行士やロボットと迅速に通信できる軌道に乗る。最大4人の宇宙飛行士が1回に1～3か月滞在する。ISSでは宇宙飛行士が1回に最長1年間滞在するのに比べると滞在期間は短い。「キャンプ旅行のようなものだ」とレーンハート氏は語った。

キャンプ客が常に船内にいるわけではないことを考慮すると、ゲートウェイは自律的に動作し、NASA が火星に進出する場合に役立つような自己指示をテストすることができる。地球と火星の間の距離が遠く、宇宙の広大さに比べて光の速度が比較的遅いことを考慮すると、宇宙船とミッションコントロール間の通信には時間がかかりすぎて、地球が宇宙船を効率的かつ安全に制御することはできない。

しかしNASAは、少なくとも両方の場所に何らかの快適さをもたらす方法を見つけたいと考えている。地球は「素晴らしく快適な環境です」とNASAの月面建築チームリーダー、シャテル・バクタ氏は言う。「しかし、宇宙の寒くて厳しい環境で、ピンク色の柔らかい人間の生命体にそれを提供するのは、実はかなり難しいことです。」

ゲートウェイの宇宙飛行士にとって最も必要な安心は放射線遮蔽です。地球の近くにいると、地球の磁場が遮蔽物として機能し、宇宙を絶えず流れている細胞にダメージを与えるエネルギーと粒子を繊細な生物組織や機器から遠ざけます。

元宇宙飛行士のテリー・バーツ氏は、国際宇宙ステーション（ISS）での滞在を含め、200日以上宇宙で過ごしている。ISSは地上の防護の恩恵を受けているが、それでも宇宙飛行士は6か月間で平均的な地球居住者の約25倍の放射線を浴びる。「月の軌道上にいる人間にとっては、はるかに危険だろう」とバーツ氏はUndarkへの電子メールで述べた。

宇宙飛行士が到着する前に開始されるゲートウェイの最初の 3 つの科学実験で、この放射線の問題を定量化しようとしているのも、そのためです。「これが研究すべき問題であることは、一目瞭然でした」と、ゲートウェイのミッション統合および利用担当マネージャー、ステファニー・バスカーク・ダドリーは語ります。「なぜなら、この種のデータは持っていないからです。」

ゲートウェイの外部には、太陽物理学環境・放射線測定実験装置と欧州放射線センサーアレイという 2 つの機器が設置され、宇宙天気や宇宙のありのままの環境がどのようなものかを把握します。また、ゲートウェイの内部には内部線量計アレイが設置され、その測定値を外部の測定値と比較することで、宇宙の怒りをどれだけ抑えているかを確認できます。

「もちろん、こうした実験は無人衛星を使えばはるかに安価にできる」とゲートウェイに反対するバーツ氏は指摘する。その理由の一部は放射線などのリスクであり、一部は衛星でできる科学研究を人間に行わせるといった非効率性である。

ゲートウェイの科学研究のすべてがそうであるとは限らず、その将来はまだ決まっていない。バスカーク・ダドリー氏は、後のミッションではニュートリノを研究するかもしれないと述べた。ニュートリノは宇宙で最も豊富な粒子の一つだが、質量が小さく速度が速いため、通常の物質と相互作用することはめったになく、そのため研究が困難である。研究者らは、薬物が長期放射線にどう反応するかについても研究できるだろう。NASAはまた、人間の健康研究者らに深宇宙研究を提案するよう要請している。さらに将来的には、科学者らは月面のロボット探査も計画しており、宇宙飛行士はコマンドを送って実行を待ってから別のコマンドを送るのではなく、リアルタイムでロボット科学者を指示できる。「地球から制御するよりも有利だ」とバーンズ氏は述べた。

バーンズ氏は、月の内部構造を解明できる地震センサー、ロケット燃料や将来の宇宙飛行士の食料となる極地の氷を探す機器、地上の干渉から遠く離れたゲートウェイから制御される電波望遠鏡などに特に期待を寄せている。「惑星でこのようなことを実行できたのは初めてです」とバーンズ氏は言う。

今後数十年でNASAは月に関する経験と知識がさらに増えれば、月面に基地と住居を建設する計画もある。しかしそれまでは、宇宙飛行士の半永久的な住処は宇宙の真空状態となる。

ゲートウェイの宇宙飛行士は、ISS の宇宙飛行士とはまったく異なる体験をすることになります。何か問題が起きた場合 (そして物事が順調に進んだ場合)、ゲートウェイは通常の数時間ではなく数日かかることになります。

その距離はゲートウェイの住人には明らかだろう。国際宇宙ステーションでは、宇宙飛行士はいつでも故郷の惑星を見下ろすことができる。「キューポラまで浮いて行き、シャッターを開けることができます」と、ISSを2度訪れたNASAの宇宙飛行士、ランドルフ・「ランディ」・ブレスニックは語った。宇宙飛行士はロッキー山脈のさざ波をチェックし、極地で踊るオーロラを眺め、海上の雲を眺めることができる。地球の住人も見上げれば、ISSが空を横切る高速で移動する光として見える。

一方、ゲートウェイからは、宇宙飛行士は親指で地球全体を見ることができるが、地球上の目では宇宙飛行士はまったく見えない。

距離は遠いが、ゲートウェイに滞在する方が精神的にはISSに滞在するよりも楽かもしれないと人類学者ジャック・スタスター氏は言う。同氏がNASAのために分析した宇宙飛行士の日記によると、ISSに滞在する典型的な6か月は宇宙にいるには長い期間だ。1か月？3か月？楽勝だ。「そして月に行くチャンスもある」とスタスター氏は言い、気分を高揚させる可能性もある。

しかしスタスター氏は、NASA は宇宙飛行士の小さな居住区を設計する際に、常に宇宙飛行士の利益を最優先に考えているわけではないと述べた。目標は、できるだけ軽量にすること、つまり打ち上げコストを安くし、維持管理を容易にすることであることが多いとスタスター氏は述べた。「すべては効率とコストとスケジュールの問題です。」

ブレスニック氏はNASAにはよりバランスのとれた視点があると見ている。「これは有人宇宙飛行です」と彼は電子メールで書いている。「したがって、コスト、質量、スケジュールは常に考慮する必要がありますが、宇宙飛行士室を含むNASAの飛行運用局は、有人宇宙飛行における安全性を確保し、「人間」を最適化するという考え方を先頭に立って進め続けています。」

そして、宇宙飛行士を幸せで強く保つための運動器具などを優先するなど、人間をもてなす方法を学ぶことは、宇宙での長期滞在の鍵となる。ブレスニック氏は現在、ゲートウェイをできるだけ人間に優しいものにする方法についてNASAに助言しており、その中には、食事エリアの隣にゴミを置かないといった単純なことにも配慮することが含まれる。

彼は、レンハート氏と同じ宇宙の将来像を抱いている。宇宙には経済が築かれ、生活し、働き、文明が継続し、月を遥かに超えるミッションが展開される。「私たちはその第一歩を踏み出さなければならない」と彼は語った。

ブレスニック氏は、アルテミス計画とそのゲートウェイこそがそれだと信じていると述べた。

しかし、ゲートウェイは必要なステップなのか、それとも単にNASAが取るステップなのか？元宇宙飛行士のバーツ氏は後者だと言い、ゲートウェイは費やした資金とリソースに比べて純益をもたらすとは考えていない。「ゲートウェイは月へのミッションにコストと複雑さを追加するだけだ」とバーツ氏はUndarkへの電子メールで述べた。「ゲートウェイを建設し、運用し、維持するためにお金を払わなければならない。そして、月に着陸したいときは毎回、単に月に着陸するのとは対照的に、ゲートウェイへの往復飛行に数日、場合によっては数週間を費やす必要がある」

ヴァーツ氏は、ゲートウェイを火星への準備に使うのではなく、月そのものに焦点を合わせるつもりだ。元NASA長官マイケル・グリフィン氏も、公の場での発言で、ゲートウェイを宇宙飛行士が月で暮らすための足がかりとして使うことを同様に批判している。宇宙探査推進派のロバート・ズブリン氏など他の批判者は、ゲートウェイが存在するのは、NASAが2006年と2011年頃からそれぞれ開発が進められてきた大型ロケットと有人宇宙カプセルの用途を必要としているからだと主張している。これらは前大統領の計画の残り物として残っており、月面着陸はできない。NASAは、構想から最初のアルテミス打ち上げまで、両方に500億ドル近くを費やしている。

ゲートウェイもまた、ある意味、残存物であり、また高価で、当初の計画では推定 53 億ドルの費用がかかった。レーンハート氏によると、NASA は資金をうまく使おうとしているという。「私たちが話しているのは納税者のお金です」と同氏は言う。「慎重に扱わなければなりません」

しかし、大規模なプロジェクトは通常、予想よりも多くの時間と費用がかかります。ゲートウェイも例外ではありません。「橋やトンネル、宇宙プロジェクトなど、ほとんどすべての複雑で大規模なプロジェクトで、私たちはそれを経験しています」と彼女は言いました。

ゲートウェイを複雑にしているのは、その政治的な側面です。ゲートウェイ自体、そしてアルテミス計画全般は国際的なプロジェクトです。ヨーロッパ、日本、アラブ首長国連邦、カナダの宇宙機関はすべて、モジュール、実験、エアロック、ロボットなど、ゲートウェイの部品を製造または提供しています。

「誰もが過去に戻って人類がこれを成し遂げられることを証明することに興味を持っています」とバクタ氏は語った。「一つの国だけではなく、人類全体がそうできるのです。」

アポロ時代の宇宙開発競争では国家単独での優位が主流だったが、近年、アメリカは協力こそがアメリカのやり方であることを証明したいと望んでいる。

しかし、アメリカのやり方は、選挙による大変動の後にNASAを有人探査の大混乱に巻き込むことになり、時には政権の任期中にさえも起こる。こうした変更は、ゲートウェイ計画を含む国際パートナーにフラストレーションを生じさせている。また、アメリカの権力が手から手へと移るにつれ、部品やパーツが余って繰り返し使用されて、今日存在するキメラ構造を生んでいる。

それは完璧なシステムではないかもしれませんが、必要な要素だけを備えたシステムとして存在します。

これまで、超党派の支持を得ているアルテミス計画は、2つの大統領政権を乗り切ってきた。その継続性の一部は、この計画に依存する国際的パートナーシップによるものだが、その結果、可動部分が増え、作業が滞ったり遅れたりする可能性も高くなる。

トランプ新政権でアルテミスがどのような形をとるのか、あるいは存続するかどうかはまだ分からない。トランプ大統領は最近の就任演説で、火星に星条旗を立てることで「我々の明白な運命を星々へと追求する」と約束したが、月については触れなかった。また、11月のシンポジウムでは、NASAのこれまでの政権移行チームに所属していた当局者が、スペースXの創設者兼CEOで、宇宙探査と居住の推進者であるイーロン・マスク氏が、トランプ大統領の政府効率化局の新しく任命された局長として、NASAの将来の進路に影響を与える可能性が高いと指摘した。国際的なパートナーシップとプログラムの詳細は変わる可能性があるとパネリストらは予測し、ジョージ・ワシントン大学宇宙政策研究所所長スコット・ペース氏の言葉を借りれば、10年以上NASAの設計図に載っているロケットと有人カプセルは「現状のまま」ではあり得ないだろう。

こうした不確実性と、数十年にわたるプロジェクトに対する 4 年ごとの変更により、SF の未来の詳細を計画することが難しくなっています。しかし、古い格言には意味があるのか​​もしれません。「月を目指せ。たとえ失敗しても、星々の間に着陸できる」。そして、ゲートウェイはまさにそこにあるのです。