NASAは月の氷床の地図を作成するためにVIPERという名の探査機を送り込む

地球上の水は、ほとんどの場合、ありふれた再生可能な資源です。貯水池の水が少なくなると、雨が降って再び満ちます。しかし、月では、H2O は石油や金のような働きをします。つまり、何億年もかけてゆっくりと蓄積され、基本的にその場に留まります。

将来のミッションで氷の採掘を始める前に、その氷がどこにあるのかを知る必要がある。そのために、NASA は探査ローバーを月に送る計画を立てている。すべてが順調に進めば、ゴルフカートほどの大きさの揮発性物質調査極地探査ローバー (VIPER) は、2022 年のホリデーシーズンに月の南極をゆっくりと移動し、氷の痕跡を探して土壌を掘削し、嗅ぎ分けることになる。このローバーが作成する地図は、月の水がどこから来たのかをより深く理解しようとしている科学者と、水を渇望する将来の宇宙飛行士の両方にとって不可欠なものとなるだろう。

「私たちはまさに、科学と探査が融合する岐路に立っています」とVIPERプロジェクトの科学者アンソニー・コラプリテ氏は言う。

月面の水を十分に手に入れれば、月面基地を運営するのに必要なものは十分に手に入る。飲用や入浴に使えるだけでなく、適切に電流を流せばH2Oをロケット燃料用の水素と呼吸用の酸素に分解できる。しかし、月から実際にどれだけの量の有用な水を絞り出せるかは未解決の問題だ。「最終的に私たちが興味を持っているのは、この水が石油埋蔵量や天然ガス埋蔵量と同じように埋蔵量に相当するかどうかだ」とコラプリテ氏は言う。

月の各極の水量は、大まかに見積もっても 1 億から 10 億トンの範囲で、南極のような前哨基地をいくつでも建設するには十分すぎる量だ。しかし、宇宙の主要都市を建設するには、人類は別の場所を探さなければならないかもしれない。たとえば、1 月にニューヨーク市を月の極に移植すると、1 日あたり 10 億ガロンの水が流れ込み、年末までにその地域は完全に干上がってしまうだろう。

研究者たちは、おそらく数個の分子からなる薄い膜が塵の粒子に付着していることは知っているが、その量はおそらくそれほど多くはないだろう。もっと興味深いのは、NASA が 2009 年に月の南極に意図的に衝突させた月クレーター観測探査衛星 (LCROSS) の結果だ。研究者たちは、衛星が巻き上げた塵の中に、本物の氷の粒子の痕跡を発見した。LCROSS の主任研究者であるコラプリート氏は、土中の氷の破片をコーヒーの粉に混ぜた砂糖のかけらに例える。この種の水は、実は宇宙飛行士にとって最も入手しやすいものなのかもしれない。氷は宇宙の真空に触れるとすぐに蒸発するため、水を集めるのは、土をかき混ぜて発生した蒸気を防水シートで受け止めるだけで済むかもしれない。

レーダーデータはまた、地下数フィートに埋まっている第3のタイプの水の存在を示唆している。それは、氷と土の混合物の大きな塊だ。これらの月の永久凍土の塊は、重量の15パーセント以上が水である可能性があるが、極寒の温度でコンクリートよりも固く凍るため、発掘はより困難になる。

これらすべてを3次元で地図にするため、VIPERは南極に向かう。南極では太陽が低い位置にあるため、多くの地域が永久に氷に優しい日陰に覆われている。数十億年前のクレーターの緩やかな斜面を上下しながら、水が最も長く蓄積されたと推定されるこの場所で、探査車は3種類の分光計を使って水素分子を嗅ぎ分ける。2台は絶えず表面をスキャンして水の副産物を探し、3台目は地中をじっと観察する。特に湿った場所を見つけると、VIPERは3フィートのドリルを展開して地中の塵を地表に運び、さらに分析する。

探査機の機器を組み合わせることで、どのような氷がどこにあるのかを示す、おそらく 12 マイルほどの範囲にわたる地域資源マップが作成されます。VIPER が金鉱を掘り当てた場合、このマップは将来の宇宙飛行士が直接使用できるようになります。しかし、このマップは、コラプリテ氏が「資源モデル」と呼ぶものの基礎にもなります。これは、水がどこに存在し、その理由は何かを予測する科学理論です。彼は南極が大好きです。それは、探索する環境が狭い範囲にたくさん詰まっており、VIPER が月全体で有効なモデルを開発するのに十分なデータを収集できる可能性が最も高いからです。地球上の鉱物探査も同様に予測的に行われていると彼は言います。「私たちは米国地質調査所と非常に緊密に協力して、彼らが使用するプロセスと技術を実際に月に持ち込むよう取り組んでいます。」

この資源モデルは、探検家と科学者の両方にとって多目的なデータセットとなるだろう。氷の採掘場を作ろうとしている人にとっては便利なだけでなく、氷の中の異なる種類の粒子に関する情報も含まれており、例えば彗星によって運ばれた水と太陽風との相互作用によって形成された水を区別できる。

VIPER は、人類が月面での永続的な居住を確立するための大きな一歩です。しかし、それはまた、そのような居住が、開発に数十億年を要した、豊富だが有限な資源に大きく依存していることを浮き彫りにしています。鉱物の調査と抽出技術を月に移植することは、宇宙への進出に役立つかもしれませんが、持続可能性の実践を完全に活用して初めて、私たちはそこに留まることができるのです。