宇宙ステーションの寿命は何年残っているのでしょうか?

映画『オデッセイ』では、取り残された宇宙飛行士が、NASA が当初 30 日間の滞在を想定して設計した居住空間で何年も生き延びる。この映画はフィクションだが、その前提は現実とそれほどかけ離れているわけではない。火星探査機からケプラー宇宙望遠鏡まで、NASA が設計した多くのものは、当初の使用期限をはるかに超えて長持ちすることになるのだ。

1998 年から 2011 年にかけて、5 つの宇宙機関が宇宙で建設された史上最大の構造物を組み立てました。当初、NASA は国際宇宙ステーションが 2015 年まで存続すると考えていました。さて、今は 2015 年で、ステーションの 15 周年が過ぎました。古いものにもかかわらず、かなりよく持ちこたえています。さらに 15 年も持ちこたえられるでしょうか?

過去数年間で、ISS の寿命は 2020 年、さらに 2024 年まで延長されました。これにより、微小重力下で楽しい科学実験を実施し、商用宇宙船や火星への旅に役立つ技術をテストする時間がさらに 9 年与えられます。しかし、NASA は宇宙居住施設をさらに長く活用できる可能性があります。

2024年以降の人生？

ISSの主要請負業者であるボーイング社は、ISSが2028年まで存続できるかどうかの実現可能性調査を行っている。

ISS が地球を周回すると、地球の片側では太陽の光に照らされ、もう片側の暗い側では凍りつく。こうした極端な温度変化によって ISS の素材が膨張したり収縮したりし、摩耗や損傷につながる可能性がある。ボーイングの ISS プログラムの維持エンジニアリング担当ディレクター、ブラッド・コトラン氏は、宇宙船のドッキングと切り離しも機械的ストレスを引き起こすと語る。

それでも、宇宙ステーションは2028年まで存続する可能性が高い。「今のところ、致命的な障害は見当たりません」とコスラン氏はポピュラーサイエンス誌に語ったが、「対処しなければならないことはいくつかある」と付け加えた。

弱点

国際宇宙ステーションでは新しい科学実験が絶えず追加されているため、宇宙ステーションの太陽電池パネルはこれまで以上に多くのエネルギーを集める必要があります。残念ながら、軌道上で 15 年間使用されてきたため、太陽電池パネルは少々傷んで見えます。宇宙放射線が太陽電池の透明ガラスを黒く変色させ、太陽光が一部遮られ、宇宙ゴミの小片が太陽電池の列を破壊してしまうこともあります。

宇宙ステーションが新しい頃、その太陽電池パネルは220キロワットの電力を生産していた。ボーイングは、2028年までに発電量は160キロワットにまで減少すると予測している。

「2028年までには実現できると考えています」とコスラン氏は言う。「しかし、これは今後対処すべき問題です。」

たとえ太陽電池パネルが故障したとしても、必ずしもISSの終焉を意味するわけではない。ボーイングは、必要が生じた場合に備えて、古いパネルの上に新しい、より効率的なセルを重ねるというアイデアを持っている。

「今のところ、ショーを中止させるような事態は起きていない。」

それから、技術の陳腐化というよくある問題もあります。

「コンピューターはすでに時代遅れです」とNASAの広報担当ダニエル・ヒュート氏は言う。「いくつかの用途でまだWindows XPを使用していることを非難する人もたくさんいます」。しかし、宇宙飛行士が普段インターフェースする電子機器は定期的に更新されていると付け加えた。

ISS のインターネット接続も将来的には煩わしいものになる可能性がある。

「宇宙ステーションの主な目的は科学研究を行うことですが、今日の実験を15年前と比べると、そして今後15年で私たちが到達するであろう状況と比べると、地上に返すのにはるかに多くのデータが必要になります」とコスラン氏は言う。「もっと多くの帯域幅が必要になるでしょう。」

宇宙飛行士は、ISS のインターネット接続がやや遅いと述べている。ボーイングは接続速度を上げる作業を進めており、今後も対応に努める予定だ。

「もっと帯域幅が必要になります。」

しかし、これらは比較的簡単に修理したり交換したりできる些細な点だ。実際、コスラン氏によると、ISS が居住不可能になる唯一の事態は、宇宙ステーションの船体が破損し、宇宙飛行士が致命的で凍りつくような真空の宇宙空間にさらされる恐れがある場合だけだという。しかし、これまでのところは順調だ。

「2028年までに、宇宙ステーションの最初の要素は30年経つことになる」とヒュート氏は言う。「[ボーイング社は]分析をするだけで、さらに何年もかかる可能性があると結論付ける可能性は十分にある。可能性がないわけではない」

コトラン氏も同意する。「今のところ、2028年以降も飛行を続けられない理由は見当たりません。」

火星への足がかり

コスラン氏によると、ISS の 15 年間の運用で最大の課題は再生生命システムの維持だった。再生生命システムとは、水をリサイクルし、宇宙飛行士の呼吸用の酸素を供給し、空気中の二酸化炭素を除去するシステムである。これらの重要なシステムは、何世代にもわたる技術を経てきたが、この学習経験の結果、コスラン氏は火星への有人ミッションが実際に火星まで往復できるかもしれないと考えている。

おそらく、ISS は今後も火星への重要な足がかりであり続けるだろう。生命維持システム、居住施設、そして宇宙飛行士が火星で生き延びるために必要となるかもしれないその他の装備は、国際宇宙ステーションでテストされる可能性がある。そこから、装備は火星に向かう前に、月の上または月周回軌道上でテストされる可能性が高い。

一方、NASA の予算は限られており、宇宙ステーションの維持には年間約 35 億ドルかかります。これは、人類を火星に運ぶ技術への投資など、他の科学ミッションに使用できる多額の資金です。

NASAが2024年以降ISSに居住しないことを決定した場合、宇宙ステーションは制御された軌道で地球の大気圏に突入し、海に着水して炎上死することになるだろう。

「私が生きている間にそんなことが起こらないことを願います」とコスラン氏は言う。