国際宇宙ステーションにおける宇宙飛行士の行動をマッピングすれば、火星への旅がより快適になるかもしれない

最初の火星人は赤い惑星まで長い旅をすることになるが、NASA は彼らがどんな乗り物に乗るのかまだよくわかっていない。窮屈なオリオン宇宙船は、宇宙飛行士が生活し、眠り、働き、運動できる空間を提供する、より大きな居住空間にドッキングする必要がある。その居住空間の設計は、現時点ではまだ未定だ。

長期の有人宇宙飛行に最適なレイアウトを見つけるために、ドレイパーという会社は、宇宙飛行士が国際宇宙ステーションをどのように使用するかをあらゆる側面から監視する方法を開発しています。その目的は、微小重力下で動き回る宇宙飛行士を追跡し、各人が運動やメンテナンス作業を行うのにどれだけのスペースが必要かを知ることです。

「宇宙ステーションの利用方法から学べることはたくさんある」とドレイパーのケビン・デューダ氏はポピュラーサイエンス誌に語った。 「火星に行く宇宙船を設計する場合、宇宙ステーションで行っているのと似たような作業を行うことがわかっていれば、彼らの時間に対して最も効率的なものを設計できる」

「宇宙ステーションの利用方法から学べることはたくさんあります。」

例えば、宇宙飛行士が宇宙船の片側で何かを修理している場合、「工具箱を宇宙船の反対側に置いておきたくない」と彼は言う。

NASA の宇宙人間工学および居住性研究部門の科学者、ミリバン・ウィットモア氏は、この技術は役に立つと考えている。「3D 空間の利用を数値化できれば、火星行きの宇宙船の宇宙飛行士が受け入れられる最小の居住空間を決定できます」と彼女はポピュラーサイエンス誌に電子メールで語った。より大きな居住空間は打ち上げが難しく費用もかかるため、スペースは貴重である。

ドレイパーはもともと、GPS が利用できない軍事用途向けに宇宙飛行士追跡システムを設計したが、NASA が次期宇宙船のモデル化のためのデータ収集方法に関する提案を募集したことを受けて、宇宙での使用に適応させている。採用されれば、数年後には国際宇宙ステーションに搭載される可能性がある。しかし、まずは多くのテストを実施する必要がある。

仕組み

ドレイパーは最近、NASA ジョンソン宇宙センターの宇宙ステーションの模型で追跡技術をテストしました。テストのビデオは以下でご覧いただけます。

追跡方法は非常にシンプルです。宇宙飛行士は、カメラ、加速度計、ジャイロスコープを含む小型センサー システムを装着します。加速度計は速度を測定し、システムはそれを使って宇宙飛行士の位置を計算します。ジャイロスコープは回転を測定し、宇宙空間に浮かんでいる宇宙飛行士の向きを判断するのに役立ちます。

最後に、内蔵カメラは宇宙飛行士の周囲を監視し、精度を向上させます。センサーはトラッカーが静止しているときでも動きを感知することがあるため、カメラは周囲の画像を瞬間ごとに比較することで、感知された動きが現実のものか想像上のものかを判断できます。

ビデオ映像上の点は、宇宙飛行士が動いたかどうかを確認するためにカメラがフレームごとに比較する特徴を表しています。

宇宙ステーションの模型を 550 フィート歩いた後でも、追跡システムの誤差は 1 ヤード未満でした。ドレイパー氏は、誤差率をさらに減らしたいと考えています。

次は何ですか？

ISSの模型でのテストは、システムが機能するかどうかを確かめるためだけのものでした。しかし、宇宙飛行士がどのように動くかを本当に理解するには、微小重力下で試してみる必要があります。

「長期的な目標は、これを国際宇宙ステーションに搭載することです」とドゥダ氏は言う。「しかし、その間にやらなければならないことがいくつかあります。」同社は、無重力環境で確実に機能するために、このシステムを放物線飛行させる予定であり、一度に何時間も機能することを示す必要がある。

「この種の技術の最大の課題は、宇宙飛行士のプライバシーを保護するために、邪魔にならないデータ取得を実現することです」とホイットモア氏は言う。ドゥダ氏は、チームは実際の宇宙飛行士のビデオ映像を保存するつもりはないと言う。経路分析はリアルタイムで行われ、位置と方向のデータ（および時間とともにどのように変化したか）のみが保存される。

システムをISSに持ち込むかどうかは最終的にはNASA次第だが、現時点では何の保証もない。

「今後3～5年以内にこれを打ち上げることができれば素晴らしいことです」とドゥダ氏は言う。そうすればNASAは十分な時間を使ってデータを収集・分析し、2030年代か40年代に火星に向かう宇宙船を設計できるはずだ。