NASAが金星への有人ミッション構想に取り組んでいる理由

20 世紀初頭の人気 SF では、金星は心地よい暖かさ、森林、沼地、さらには恐竜が存在するワンダーランドとして描かれていました。1950 年、アメリカ自然史博物館のヘイデン プラネタリウムは、ブルー オリジンズ、スペース X、ヴァージン ギャラクティックの現代よりもずっと前に、初の宇宙観光ミッションの予約を募集していました。予約者は住所を入力し、希望する目的地のボックスにチェックを入れるだけで済みましたが、その目的地には金星も含まれていました。今日、金星は宇宙旅行者を目指す人にとって夢の目的地ではないでしょう。過去数十年間の数多くのミッションで明らかになったように、金星は楽園ではなく、極寒の温度、腐食性の有毒な大気、表面の圧倒的な圧力が特徴の地獄のような世界です。それにもかかわらず、NASA は現在、高高度金星運用コンセプト (HAVOC) と呼ばれる金星への概念的な有人ミッションに取り組んでいます。しかし、そのようなミッションはどのようにして可能になるのでしょうか。金星は太陽から水星の約2倍の距離にあるにもかかわらず、その表面温度（約460°C）は実際は水星よりも高い。これはビスマスや鉛など多くの金属の融点よりも高く、高い山の頂上に「雪」として降ることもある。表面は火山性地形が点在する玄武岩の広大な平原と大陸規模の山岳地帯からなる不毛の岩だらけの地形である。

また、この火山は地質学的に新しいため、壊滅的な地表再形成を経験しています。このような極端な現象は、地表下で熱が蓄積されることで発生し、最終的に地表が溶けて熱を放出し、再び固まります。訪れる人にとっては確かに恐ろしい光景です。

大気圏に浮かぶ

幸いなことに、NASA の新しいミッションの背後にあるアイデアは、人を過酷な地表に着陸させることではなく、濃い大気を探索の拠点として利用することです。HAVOC タイプのミッションの実際の日付はまだ公表されていません。このミッションは長期計画であり、まずは小規模なテスト ミッションを成功させることにかかっています。このようなミッションは、現在の技術で今すぐにでも実際に可能です。計画では、長期間にわたって上層大気に留まることができる飛行船を使用します。

意外に思われるかもしれませんが、金星の上層大気は太陽系で最も地球に似た場所です。高度 50 km から 60 km の間では、圧力と温度は地球の下層大気の領域と比較できます。高度 55 km の金星の大気の大気圧は、地球の海面の圧力の約半分です。実際、これはキリマンジャロ山の頂上で遭遇する気圧とほぼ同等であるため、圧力服を着用しなくても大丈夫です。また、気温は 20°C から 30°C の範囲であるため、断熱する必要もありません。

この高度より上の大気は、宇宙からの電離放射線から宇宙飛行士を守るのに十分な密度があります。太陽に近いため、地球よりもさらに豊富な太陽放射線を利用でき、発電に利用できます（約 1.4 倍）。

構想中の飛行船は、風に吹かれて惑星の周りを浮遊する。酸素や窒素などの呼吸可能なガス混合物で満たすと浮力が得られる。呼吸可能な空気は金星の大気よりも密度が低く、結果として浮力ガスとなるため、これが可能となる。

金星の大気は、97 パーセントの二酸化炭素、約 3 パーセントの窒素、および微量のその他のガスで構成されています。金星には硫酸が少し含まれていることで有名で、これが濃い雲を形成し、地球から見たときに見える明るさの主な要因となっています。実際、金星は太陽から降り注ぐ光の約 75 パーセントを反射します。この反射率の高い雲層は 45 キロメートルから 65 キロメートルの間に存在し、その下には硫酸の滴のもやが 30 キロメートルほど下まで広がっています。そのため、飛行船の設計には、この酸の腐食効果に耐えられる必要があります。

幸いなことに、酸性の問題を克服するために必要な技術はすでにあります。テフロンや多くのプラスチックなど、市販されているいくつかの素材は耐酸性が高く、飛行船の外殻に使用できます。これらすべての要素を考慮すると、空気だけを携行し、化学防護服を着用して、飛行船の外のプラットフォームを歩くことも可能です。

金星に生命は存在するのか？

金星の表面は、米国のマゼラン計画のレーダーによって軌道上から測量されている。しかし、これまで金星の表面で訪問された場所はほんのわずかで、すべて 1970 年代後半のソ連の探査機による一連のベネラ計画によるものである。これらの探査機は、金星表面の画像を初めて、そして今のところ唯一送信した。確かに表面の状態は、いかなる生命にとってもまったく住みにくいように思われる。

しかし、上層大気は別の話です。地球にはすでに、HAVOC が飛行する高度の大気条件に耐えられる極限環境生物が存在します。アイスランドやイタリアの酸性度の高い火山湖には、Acidianus infernus などの種が生息しています。地球の雲の中にも、空中微生物が存在することがわかっています。これらはいずれも、金星の大気に生命が存在することを証明するものではありませんが、HAVOC のようなミッションで調査できる可能性はあります。

現在の気候条件と大気の構成は、暴走温室効果（回復不可能な極端な温室効果）の結果であり、この暴走温室効果により、地球は初期の歴史において、住みやすい地球のような「双子」の世界から変化しました。現在、地球が同様の極端なシナリオを経験するとは予想されていませんが、特定の物理的条件が発生すると、惑星の気候に劇的な変化が起こり得ることを示しています。

金星で観測された極端な現象を使用して現在の気候モデルをテストすることで、さまざまな気候強制効果がどのように劇的な変化につながるかをより正確に判断できます。したがって、金星は、地球の生態学的健全性に固有の意味合いをすべて含んだ現在の気候モデルの極端な現象をテストする手段を提供します。

金星は地球に最も近い惑星であるにもかかわらず、そのことについてはまだほとんどわかっていません。結局のところ、非常によく似た 2 つの惑星が、なぜこれほど異なる過去を持つことができたのかを知ることは、太陽系の進化、さらには他の恒星系の進化を理解するのに役立つでしょう。

ガレス・ドリアンは宇宙科学の博士研究員であり、イアン・ウィテカーはノッティンガム・トレント大学の講師です。この記事はもともと The Conversation に掲載されました。