10年以内に私たちは月で生活できるようになるかもしれない

「あなたは人類が宇宙を旅する種族になるのを助けるためにここにいるのです。」

これは、2014 年 8 月に開催されたワークショップのパンフレットの冒頭の一文です。このワークショップには、遺伝子編集の異端児ジョージ・チャーチや XPrize 財団のピーター・ディアマンディスなど、宇宙ビジネスやその他の分野で最も優れた科学者や専門家が集まりました。ワークショップの目標は、月面に人間の居住地を建設するための低コストの選択肢を模索し、開発することでした。

「皆さんはこの壮大な計画を実現するためにここにいます」とパンフレットには書かれていた。

NASA の宇宙生物学者クリス・マッケイ氏は会議の企画に協力し、その後、ワークショップで発表された論文を掲載する雑誌New Spaceの特別号を編集しました。これらの論文は今朝オンラインになったばかりで、 Popular Science は出版前の独占アクセスを持っていました。9 つの論文は、惑星科学と商業宇宙コミュニティ全体で広まっているアイデアに勢いをつけるのに役立ちます。詳細は論文ごとに異なりますが、すべてほぼ同じことを述べています。つまり、近いうちに、多額の費用をかけずに、月に恒久的な居住基地を建設できるということです。

もちろん、科学者が月への再訪について語ったのは今回が初めてではない。

「これまでの月への再出発計画がすべて失敗したのは、費用がかかりすぎたからだ」とマッケイ氏は言う。「宇宙計画は予算が無制限という幻想にとらわれているが、その幻想はアポロ計画にまで遡る」

人類を初めて月に送り込んだアポロ計画は、今日の基準で言えば 1,500 億ドルの費用がかかったことになります。参考までに、NASA の 2016 年の全予算は 193 億ドルです。

「宇宙計画は、アポロ計画に遡る、予算が無制限であるという幻想の中で生きている。」

対照的に、ニュースペースの論文は、100億ドル以下で小規模な月面基地を建設でき、2022年までに実現できると結論付けている。

「大きな教訓は、自動運転車や廃棄物リサイクルトイレなど、宇宙とはまったく関係のない新技術が宇宙で非常に役立つようになり、月面基地の建設コストが下がり、簡単に建設できるようになるかもしれないということです」とマッケイ氏は言う。

なぜ月に戻るのですか?

現在、NASAは人類を再び月に送る計画はなく、2030年代に火星に行くことに焦点を当てている。しかし、マッケイ氏らは、まず自宅の裏庭でキャンプする方法を学ばなければ、火星でハイキングに行くことは不可能だと考えている。

「私の興味は月ではありません。私にとって月はコンクリートの塊のようにつまらないものです」と宇宙生物学者は言う。「しかし、まず月で研究する方法がわかるまで、火星に研究基地を作ることはできません。月は火星への青写真を提供してくれるのです。」

月面基地は、宇宙飛行士が火星に持ち込む前に、新しい推進システム、居住施設、通信、生命維持システムをテストする貴重な機会を提供します。月まではわずか数日ですが、火星までは 9 か月かかります。

問題は、NASA が月か火星のどちらかしか行けないと考える傾向があることだ。マッケイ氏とその同僚が正しければ、両方に行く余裕はある。ただ、それについて新しい考え方が必要なだけだ。

「月は火星の青写真となる。」

再び行く理由は他にもある。私たちは月面のほんの一部しか探査していないし、恒久的な基地があれば、間違いなく興味深い科学研究の原動力となるだろう。

さらに、他の国々もすでにやっている。中国、ロシア、欧州宇宙機関はいずれも月面基地の建設に関心を示している。取り残されるのではなく、他の国々と協力して月面基地を建設すれば、国際宇宙ステーションの建設と同様に、NASA のコストが下がるだろう。

民間の宇宙企業も、月に戻る準備を整え、意欲を燃やしている。多くの企業が月から水を抽出し、それを水素と酸素に分解して、火星に向かう宇宙船のガソリンタンクの補充に使うロケット燃料にしたいと考えている。月観光も人気市場になる可能性がある。

「民間企業が行くなら、NASAは法の支配を確立するために行くだろう」とマッケイ氏は言う。「NASAを月へ送る最も早い方法は、他の人たちに行かせることだ」

どうやってやるんですか？

月面基地を建設するための正確な戦略は、誰に尋ねるかによって異なります。

提案の多くは、恒久的な住居に最適な場所を探すためのロボット探査から始まる。ある論文によると、「ムーンキャット」（ボブキャットに似ているが、月面掘削用に改造された）が着陸パッドと居住地の地形を平らにし、他のロボットが太陽光発電パネルを設置するという。

居住モジュールが到着すると、ロボットの「月面ラバ」が設置を手伝い、人類の到着に備えて準備を整える。

月での人類の居住は、おそらく、少人数の乗組員による数回の短期滞在からゆっくりと始まるでしょう。ミッションは時間とともに長期化、大規模化し、最終的には国際宇宙ステーションのような恒久的な居住ステーションが完成します。最終的には、ステーションは、何百人もの人々とその子供たちが永住する、複雑で多目的な居住地へと進化する可能性があります。

あるチームは月面基地を科学基地として構想しているが、他のチームはそれがより商業的なものに進化することを想像している。

「輸出の選択肢として考えられるのは、永久に影になっているクレーターの水、小惑星衝突地点からの貴金属、さらには数世紀にわたって汚染のない地球文明の燃料となり得る[ヘリウム3]などだ」とあるチームは書いている。「月への往復の交通がより頻繁になり、より安価になるにつれ、月観光という側面が生まれ始め、将来的には大きな収入源になる可能性がある。」

私たちが生き残るために必要な技術は何でしょうか?

人類は長年国際宇宙ステーションで生活してきたため、基本的なレベルでは、月で生き残る方法をすでに知っています。

「PLSS 技術は、過去 14 年間、国際宇宙ステーションで宇宙で実証されてきました」と、あるグループは、宇宙ステーションの水をリサイクルし、酸素と二酸化炭素のレベルを均衡させる生命維持システムについて述べています。「私たちは、今日、月面での最初の人類居住地の実現をサポートするのに十分な生命維持技術を利用できます。」

こうした必需品が揃えば、現在の打ち上げ価格であれば、SpaceX は 10 人の乗組員のための残りの食料と必需品を年間 3 億 5000 万ドル以下で届けられるとチームは見積もっている。

「自動運転車や廃棄物リサイクルトイレの登場により、月面基地の建設コストは簡単に実現できるレベルまで下がっている。」

月面基地のコストを下げるために、他の技術も応用できるだろう。例えば、仮想現実は計画作業に役立つだろう。

3D プリントは、月面ステーションで壊れた小さな部品を置き換えることができ、打ち上げコストを削減できる可能性があります。

NASA のスピンオフ技術の時代は終わりに近づいているのかもしれない。宇宙飛行用に高度に専門化された (そして高価な) 技術を開発して、後に日用品に転用するのではなく、日用品を宇宙飛行用に改造できるとマッケイ氏は言う。「私のお気に入りの 1 つは、ゲイツ財団のトイレ再発明チャレンジです。」このプログラムは、人間の排泄物を浄化し、それをエネルギー、きれいな水、農業に使用できる栄養素にリサイクルする新しい方法を奨励している。

「NASAは宇宙仕様のトイレの開発に数十億ドルを費やすこともできるし、ゲイツ財団が開発した青いトイレを買うこともできる」とマッケイ氏は言う。

次世代テクノロジー

手頃な価格の月面基地の提案の多くは、まだ存在していない技術に依存している。しかし、それらは現実から遠いわけでもない。

スペースXのファルコン9ロケットは、かなり安価で小型の積荷を月に運ぶことができるはずだが、月面居住施設のような大型の積荷を月に運ぶには、今年後半にデビュー予定のファルコンヘビーのようなもっと重いロケットが必要になる。他の戦略としては、軌道上でロケットに燃料を補給するというものがあり、この技術はまだテストされていない。

ビゲロー・エアロスペースの膨張式居住施設は、将来の月面住居の最有力候補だ。この柔軟な居住モジュールは、ロケットの貨物室に収まるように折り畳むことができ、月面ではポップアップテントのように広がる。同社は今年、居住施設の試験バージョンを国際宇宙ステーションに打ち上げる予定だ。しかし、より大型の錠剤型「BA-330」モジュールは2018年まで打ち上げられない。また、ビゲローは主にこれらの居住施設を使って地球軌道上に商業宇宙ステーションを設置することに注力しているため、放射線レベルがかなり高い月で運用できるように設計を改良する必要があるかもしれない。

私たちは月のどこに住むべきでしょうか？

ある論文によると、月面の不動産を選択する際に考慮すべき基本的な事項は 4 つある。電力の利用可能性、通信、資源への近さ、表面での移動性である。

将来の月面基地では、太陽が主な電力源になる可能性が高い。問題は、月面のほとんどの場所では「夜」が 354 時間 (約 15 日間) 続くことだ。これはバッテリー電源に頼るには長い時間だ。比較すると、極地では太陽光がはるかに多く、夜は 100 時間 (4 日間) 近く続く。したがって、最初の月面基地はおそらく極地のいずれかに設置されることになるだろう。

常に地球を向いている月の表側からの通信は、両極からよりも容易だが、月面または軌道上の中継局が信頼性の高い接続を提供するはずだ。

また、極地が太陽光を十分に浴びているのは幸運だ。なぜなら、深く暗いクレーターには大量の凍った水が含まれていると予想されるからだ。その水は抽出され、月面基地に水と酸素を供給したり、ロケット燃料に変えて利益を得たりできる可能性がある。