ジャック・クストーの孫が海底研究ステーションのネットワークを構築中

ファビアン・クストーは、人間が海で生活し、働く方法についてビジョンを持っています。彼は、単に密閉された潜水艦のような泡ではなく、家のように見える、そして家のような水中居住施設を建設することで、波の下での長期滞在が可能になると考えています。

これらの居住施設には、調理室、キッチン、作業スペース、寝室がある、と彼は説明する。そしてもちろん、外の世界に通じる窓、つまりビューポートがあり、ムーンプールの形をした正面玄関は実際には家の下部にある。これにより、施設への出入りが容易になる。

プロテウスと呼ばれるこのプロジェクトは、国際宇宙ステーションの海洋版であり、主に海洋の宇宙飛行士に相当するアクアノートを収容することになる。このアイデアは以前から浮上しているが、比較的近いうちに具体化されるかもしれない。プロテウスを運営する民間企業プロテウス オーシャン グループは最近、海洋環境で高圧容器や圧力容器を作る専門知識を持つ企業と設計、調達、建設 (EPC) 契約を締結した。プロテウスが探究している技術の多くは、宇宙技術に似ている。

最初のユニットは、ベネズエラの北に位置するキュラソー島沖の、水深約 60 フィートの海洋保護区に設置される予定です。チームは、将来のステーションの設置場所として、ヨーロッパと米国各地の追加の場所を検討しており、そのネットワークを構築することを目標としています。プロテウスが設置される予定のエリア周辺の海底の 3D マッピングはすでに完了しています。

「私たちは3Dの海底地図作成を行いましたが、これはコロナ禍での簡単な仕事ではありませんでした。すでに地図をカーマビとキュラソー政府と共有しました」と、海洋探検家ジャック・クストーの孫であるクストーは言う。彼らは4月にフロントエンドのエンジニアリング設計段階を開始し、2022年末か2023年初頭に部品の仮組み立てを行う予定だ。すべてが予定通りに進めば、プロテウスは接続された深海衛星ステーションとともに、2025年末までに海中に設置される予定だ。陸上のミッションコントロールステーションも並行して建設される。

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このような施設が、将来そこに住むことになるかもしれない研究者にとってどれほど役立つかを理解するには、潜水艦のような従来の海洋技術との違いを理解することが役立ちます。「これは潜水艦とはまったく異なります。潜水艦は泡です。プロテウスと深海ステーションは、厳密には圧力容器ではありません」とクストーは言います。「内部の周囲圧力は外部の圧力と同じです。圧力容器とは、内部と外部に圧力差がある容器のことです。」

彼はそれを、カップを逆さまにして水の中に押し込むことに例えています。カップの内側に気泡が形成され、カップの内側と外側の圧力が均衡しているため、水は気泡に入りません。これは、そこに住む探検家にとって便利なことです。なぜなら、プロテウスをスキューバダイビングに出すときに、プロテウスの内側と外側の異なる圧力に調整したり再調整したりする必要がないからです。

プロテウスが提案しているのは新しいアイデアではない。実際、クストーの祖父は1960年代に海中居住施設を開拓した先駆者の一人だった。ダイビング歴史博物館は、60以上の海底居住施設が建設されたと推定しているが、そのほとんどは放棄されたか荒廃している。最後に残っているのは、フロリダキーズの深さ60フィートにあるアクエリアスで、現在でも宇宙飛行士の訓練や研究ミッションの受け入れに使用されている。2014年、ファビアン・クストーは31日間サンゴ礁の基地に滞在し、波の下の生命の内部の様子をPopSciにシェアした。

最後に残った海底研究ステーションの仕様

もともと、アクエリアスは NOAA と米国海軍の共同プロジェクトでした。しかし、1986 年に導入されて以来、フロリダ国際大学に引き継がれています。アクエリアスは 3 つの部分から構成されています。研究室と居住スペースを含む居住区、居住区から陸地へ空気と通信を中継する生命維持ブイ、そして海底で居住区を支える 120 トンのベース プレートです。研究室には、科学機器のほかに、ネットワーク化されたコンピューター、インターネット、電話、ラジオ、ビデオ会議機器があります。

「水中実験室があれば、長時間水中に留まることができます」とクストー氏は言う。研究者は24時間体制でデータを収集できる。さらに「飽和状態になることも学べます」と同氏は付け加える。

通常のスキューバ ダイバーは、水深 60 フィートまで潜ると、水中に 1 時間程度しかいられません。急激な圧力変化により、体内の溶解ガスが膨張した泡を形成し、血流を妨げたり、その他の健康上の問題を引き起こしたりする可能性があるため、急激に浮上すると、いわゆる「ベンド」状態を引き起こす可能性があります。ダイバーが最後のダイビングから最大 1 日待ってから飛行機に乗らなければならないのも、このためです。

深度で飽和状態になると、体は複数の気圧に順応し (60 フィートは 3 気圧、つまり水面の 3 倍の圧力に相当し、施設の住人はこの新しい圧力を常に感じることになります)、より長い時間水中に留まることができます。ダイバーが浮上する準備ができたら、減圧プロセスを受けます。このプロセスでは、周囲の圧力が徐々に陸上の圧力まで下げられ、ガスが安全に体から排出されます。

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「[2014年のアクエリアス号のミッション]では、海底で過ごす時間のおかげで、1人あたり1日8～12時間潜りました」とクストー氏は言う。「船が水面に停泊してダイバーが潜るのとは対照的に、私たちは3年分の科学研究を31日間で実施することができました。」

しかし、アクエリアスは35年前に建てられた。「古い建物です。スペースも限られています」とクストー氏は言う。「ニューヨークの仲間に、ワンルームマンションに5人のルームメイトと住んでいるようなものだと冗談を言うんです」。アクエリアスの内部は400平方フィートあり、定員は6人。彼はプロテウスを約4,000平方フィートにし、12人ほどの居住者を収容できるように計画している。

クストー氏は、潜水艦のドッキングステーションや格納庫といった新機能も追加したいと考えている。「車庫のようなものであり、水中航行士として現実的ではない場所に行くためにそのツールを使えるようにする」と同氏は言う。この格納庫は、カリブ海周辺でデータ収集を行う自律型水中車両を配備するためにも使用できる。その後、プロテウスに戻って整備を受け、データをダウンロードできる。

プロテウスの計画

クストー氏は、ISS と同様にプロテウスもモジュール式になることを期待しており、つまり、レゴセットのように分解して、時間が経つにつれてアップグレードされた技術部品で再組み立てできるということだ。(ただし、ISS とは異なり、密閉された施設ではない。)

「進化し続ける技術によって、将来の需要にも対応できるようになります」とクストー氏は言う。「内部のインフラだけでなく、外部の上部構造の一部も継続的にアップグレードできます。」

キュラソー島は海山の上にあります。海中の地形は平均 45 度の傾斜があります。場所が適切であれば、プロテウスはサンゴ礁から薄明帯の頂上まで、さまざまな生態系に簡単にアクセスできます。「研究に適していて、工学的に複雑すぎない場所を求めています。また、ミッション コントロールの場所に近い場所を求めています」とクストーは言います。「キュラソー政府および海洋保護区の管理者であるカルマビと協力して、場所を正確に特定しています。」

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主な構成要素は、過去の居住施設で実証された技術を流用する。ウェットラボ、加圧減圧室（潜水士が再浮上できるように準備するため）、放送スタジオ、水耕栽培園、より広い睡眠スペース、そしてプロテウスを陸上のミッションコントロールステーションと、水面下約 230 フィートにあるより深い衛星居住施設に接続するアンビリカルケーブルなどがある。

衛星の居住環境はヘリオックス環境、つまり呼吸ガスがヘリウムと酸素の混合ガスである。ダイバーはこうした状況に対応するために特別な訓練を受ける必要があり、クストーは居住環境用に高性能のダイビング機器と暖房システムを準備する。「特別なミッションでは、より小規模なグループが、より深い種類の研究を行うためにこれらを利用できるようになります」とクストーは言う。「3気圧で飽和状態になれば、プロテウスに戻る前に減圧義務なしで2時間、水深70メートルまで潜ることができることを覚えておいてください」

陸上のミッションコントロール施設には、ドライラボや健康評価室などのインフラストラクチャ、および 16k 放送機能を直接提供できる Proteus へのアンビリカルケーブル、さらに電力、冷却システム、生命維持装置、真水、呼吸用空気が収容されます。バックアップとして、Proteus は、アンビリカルケーブルが切断された場合に数週間維持できる二次システムを水中に備えます。ミッションコントロールは、陸上と Proteus の間を往復するボート、AUV、潜水艦を通じて、地上サポートを提供できます。

もう一つの重要な問題は、食料やその他のアメニティだ。化学反応は3気圧では異なる働きをする。その圧力下では石鹸でさえも有毒になる可能性がある、と彼は言う。さらに、加圧下では呼吸する空気に酸素が含まれているため、調理用の直火や発火する可能性のある熱源はあり得ない。プロテウスはここで、宇宙技術からイノベーションとソリューションを借りることができる。

プロテウスにはさまざまな潜水機器が搭載され、研究者はサンゴの品種改良、気候変動関連の問題や気象パターンの観察、水柱内のマイクロプラスチック濃度をリアルタイムで計測するためのセンサーアレイの配置、新種の調査、サンプルの化学組成の現地分析などの実験を、長距離輸送することなく水中実験室ですべて実行できるようになります。

クストー氏は、プロテウスを再生可能エネルギーで稼働させることを目指している。「風力と太陽光以外のベースラインエネルギー生成源を検討できればいいと思っています」と同氏は指摘する。「たとえば、海洋温度差エネルギー変換は実証済みの技術ですが、大規模に導入されたことはありません。」

テキサス A&M 大学の海洋工学教授、ミリアム・ファース氏は、プロテウスが資金繰りが整うころには、計画どおりの成果を上げることができると確信している。(安くはないだろう。フォーブス誌はプロテウスの建造費用を 1 億 3,500 万ドルと見積もっている。プロテウスは、ファビアン・クストーの非営利団体、ファビアン・クストー海洋学習センターからの資金に加え、民間からの資金も受け取っている)。

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しかし彼女は、規模拡大に伴う特定の技術的課題があり、まだストレステストが必要な可能性があると指摘しています。この問題は、彼らが海底の住居に物資を出し入れする計画をどうするかという単純な疑問に帰着します。たとえば、彼らが計画している潜水艦は、巨大なムーンプールから入るのでしょうか、それともエアロックから入るのでしょうか。また、食料やその他の物資はどのようにして居住者に届けられるのでしょうか。

「それが、私たちが大規模な水中居住施設を見たことが無い理由だと思います。なぜなら、こうしたものの多くは、複雑さを増すと直線的ではないからです」と、フュルト氏は言う。「60フィートの深さに何かを建設するのは複雑ではありませんが、長期間にわたり大勢の人々がそこに居住し、その中には専門家ではない人もいるかもしれません。これは私たちがこれまで見たことのないことで、彼らが取り組む必要がある困難なことです。」

他に考慮すべき要素としては、ハリケーンや海中の地震活動による被害の可能性などがあると彼女は付け加えた。（アクエリアスの生命維持ブイは2017年のハリケーン・イルマで被害を受けた）。ブイではなくアンビリカルケーブルがあれば「荒天時でもずっと安全」だが、コストは高くなるかもしれないと彼女は言う。

しかし、こうした考慮にもかかわらず、プロテウスを形にできる材料と技術は以前から利用可能だったとフュルト氏は考えている。そして、このプロジェクトに興味を持っているのは同社だけではない。シーオービタルと呼ばれる別のプロジェクトも、海に浮かぶ宇宙船実験室の開発に取り組んでいる。これらの事業にとって最大の障害となっているのはコストだ。

「だからこそ、今こそが起こっているのだと思います」と彼女は言う。彼らは、この新しい探検の時代とブルーエコノミーの台頭を活用できるからだ。「ブルーエコノミー」とは、水産養殖（海藻、貝類など）、波力エネルギーや風力エネルギーの変換器、淡水化技術への関心の高まりを包括する用語である。

「ロボットの技術は過去10年間で確実に飛躍的に進歩しました。特に海洋用途ではここ数年で顕著です」と彼女は付け加えた。「そしてコストも大幅に下がりました。」

「ブルーエコノミーの推進により、人々は伝統的な漁業以外の何かがここにあるかもしれないと気づきました。これはその一部だと思います」とフュルト氏は言う。そしてこの新しい探検の時代において、宇宙ではなく海中の異界を訪れることは「人々にとってより実現可能なことなのです」