星間旅行は映画とは全く違うものになる

クリストファー・ノーラン監督の『インターステラー』は、人類が太陽系外惑星へ旅する姿を描いている。もちろん、この旅は現代では不可能だ。しかし、SFの夢想家には朗報がある。DARPAの資金援助を受けた特別チームが、次の世紀にこの旅を実現すべく取り組んでいるのだ。

100年宇宙船プロジェクト（100YSS）のリーダーであるメイ・ジェミソン氏は、ポピュラーサイエンス誌に、人類が遠く離れた恒星系に移住するまでには大きな課題が立ちはだかっていると語った。しかし、ジェミソン氏は、100YSSが人類初の宇宙船を打ち上げるために必要な発明の多様性と創造性を結集できると信じている。

ジェミソン氏は、有人宇宙飛行について稀有な視点を持っていた。エンジニア、医師、そして 6 年間 NASA の宇宙飛行士を務めた彼女は、スペースシャトル エンデバー号で地球を周回した際に、宇宙に行った初の有色人種女性となった。宇宙飛行士はよく、宇宙からの「俯瞰効果」、つまり地球やそこに住む人々との一体感について語る。しかしジェミソン氏は、自分がその逆の方向に惹かれていることに気づいたと言う。

「下を見ると、ナイル川が流れ、ピラミッドや故郷のシカゴが見え、恐怖を感じようとしました。このハッチの外には、人間にとってまったく住みにくい力が存在します」と彼女は語った。「でも、私はそれを感じることができなかったのです。猫だけと泡の中であそこにいられたらよかったのにと思います」

実際のところ、ジェミソンは地球から遠く離れたことは一度もない。太陽旅行者の観点から見れば、シャトルの宇宙飛行士は地球からほとんど離れたところにいる。この惑星の月の裏側の軌道を越えた人間はいない。インターステラーが想像する距離を越えるには、技術と人間のインフラの大きな飛躍が必要だ。ジェミソンは、ノーランは自分の叙事詩に、現在地球を旅している乗り物とよく似た乗り物を登場させたことで間違っていると言う。

彼女は『インターステラー』の挑戦を、サハラ砂漠を横断することに例えている。サハラ砂漠もまた、人類が征服した広大で生命のない空間である。しかし、ユーリ・ガガーリンが初めて地球の軌道に飛び込んでから 53 年が経ったが、有人ミッションは、まだ異星への旅のかなりの部分を達成していない。砂漠横断を中心に文化を築いた遊牧民のように、ジェミソン氏は、私たちが星間の広大な世界に挑戦する前に、宇宙旅行に対する私たちのアプローチ全体を変える必要があると述べている。

現時点では、強力かつ効率的な推進力がないため、人類の文明はこの太陽系内にとどまっている。たとえば、1977年に打ち上げられたボイジャー1号探査機は、他のどの宇宙船よりも地球から遠くまで高速で移動している。2013年には、この探査機は初めて恒星間空間に到達した。しかし、この探査機が他の恒星の近隣に少しでも近づくまでには、さらに4万年かかる。居住可能な太陽系外惑星への旅をするミッションは、たとえ数世代で旅を終えるだけでも、はるかに大きな重量物をはるかに高速で移動させる必要がある。光速のかなりの割合に近づく速度だ。

ジェミソン氏によると、宇宙船をその速度まで加速できる（そして、同様に重要な、減速もできる）多くの技術のうち、現在存在するのは核分裂だけだ。発電所、軍用潜水艦、衛星、航空母艦の中には、崩壊する原子の熱をエネルギーに変換するものがある。しかし、核分裂の危険性と非効率性、そして原子力の使用を規制する国際条約のせいで、原子炉が宇宙エンジンを推進した例はない。

核分裂が失敗したところで、その類縁の反応が成功するかもしれない。つまり、核分裂がうまく機能すればの話だが。核融合は、原子を衝突させて大きな元素を形成し、膨大なエネルギーを放出する反応で、宇宙のあらゆる星にエネルギーを与えている。工夫次第で、星に到達することも可能になるかもしれない。

核分裂と核融合の違いを説明するために、1945 年にアメリカが日本に対して行った核攻撃で使用された核分裂爆弾と、その爆発範囲の合計が約 20 平方マイルであったことを考えてみましょう。一方、これまでにテストされた最大の核融合爆弾の爆発は、1,520 平方マイルに影響を与えました。

「車両とそれが行う作業、そしてそれが運ぶものを切り離すことはできません。それらは異なるものでなければなりません。」

核融合動力による宇宙飛行の見通しは魅力的だが、地球上に効率的な原子炉を建設する取り組みさえ数十年にわたって停滞している。CERN で生成される極小の泡立つサンプルの反物質は、物質と接触するとさらに強力な力で消滅する。しかし、科学者はこの珍しい物質の粒子を数個生成しただけで、記録的な貯蔵時間は自然消滅までの 1,000 秒である。つまり、ガスタンクを反物質で満たすまでには、まだ長い道のりがある。ジェミソン氏はまた、光子を捕らえて宇宙船を長距離にわたって加速させる巨大なソーラー セイルの構築の可能性を指摘している。そうすれば、地球上の巨大なレーザーと電源で宇宙船を推進でき、星間エンジンを引きずる必要がなくなる。

しかしジェミソン氏は、推進力は恒星間宇宙船のエンジニアが取り組まなければならない最初の、そして最も明白な問題に過ぎず、この点が『インターステラー』のような多くのSF映画が失敗している点だと語る。「今日の宇宙技術を未来に適用することの問題の1つは、それが私たちの考え方を妨げてしまうことです」と彼女は言う。彼女は、もっと過激なビジョンを探求する映画を見たいと考えている。

「[スタートレックの]エンタープライズ号の内部でさえ、灰色の壁と軍隊の階級制度、そしていたるところにボタンがあり、今日のものとよく似ています」と彼女は言う。「私たちは、その乗り物と、それが何をしているか、何を運んでいるかを切り離すことはできません。違うものでなければなりません。」2114年に建造された宇宙船は、1914年の複葉機パイロットにとっての国際宇宙ステーションと同じくらい私たちにとって異質なものになることを期待すべきです。

別の太陽系へ旅する船は、おそらく帰還の計画なしに出発しなければならないだろう。また、数十年、あるいは数世紀にわたる旅人を養い、保護できる環境も必要だ。ジェミソン氏は、緑豊かな船が最初の出発乗組員を運ぶかもしれないと語る。部品は自己修復し、壁の中で食料が育つだろう。（このような工学上の課題は、今日の火星移住計画を悩ませている。）

しかし、反物質で動く巨大な自立型宇宙コロニーでさえ、旅の途中で失敗する可能性がある。適切な宇宙船は、持続可能で強力であるだけでなく、その居住者を保護する必要もある。今日の技術を使用すると、巨大な鉛のシールドで宇宙の過酷な放射線から船の居住者を隔離する必要がある（中をくり抜いた小惑星を提案する人もいる）。しかし将来的には、体内のがんに対して放射線を曲げる磁気技術が、地球の保護磁気圏のようにガンマ線を偏向させる規模に拡大されるかもしれない。

では、仮に何光年も離れた場所にいる人々を安全に運ぶことができる船を建造したとしよう。活気に満ちた熟練したコミュニティがなければ、その船は役に立たないだろう、とジェミソン氏は言う。「乗船する乗組員は、50人であろうと1万人であろうと、その乗組員が出身する惑星の多様性、つまり文化、性別、社会経済を反映している必要がある」。1万人程度の旅行者が最低でも必要だが、それより少ないと、遺伝的適応度が損なわれる（下のグラフを参照）。

多様な考え方を強化するため、ジェミソン氏は幅広い分野の研究者をプロジェクトに招き、科学の博士号を持たない人々が宇宙旅行に参加できるように設計されたプログラムを設定した。たとえば現在、テキスタイルとデザインの教授であるカール・アプスランド氏は、このプロジェクトのために恒星間衣服を研究している。また、カリフォルニア州オレンジコーストコミュニティカレッジには、高度な航空宇宙製造トレーニングのための200万ドル以上の資金がすでに届いており、学部長のダグ・ベノワ氏によると、同校の多くの学生が現在SpaceXで働いている。ジェミソン氏は、長期的な目標は、いつか大規模な恒星間乗組員の大部分を形成する熟練労働者と技術者の基盤を拡大することだと語る。

人類が宇宙を旅する未来への道は長く、不確実な星雲に満ちている。それを克服するには、人類の野望の世代交代が必要になるだろう。ジェミソン氏は、ノーラン監督の映画が星間冒険というアイデアをめぐって話題を呼んだことをうれしく思うが、そうしたSF映画には、そのビジョンにもっと創造性が表れることを願う、と語る。

「映画のテーマが、私たちが地球をめちゃくちゃにしてしまったということなのが少し悲しいです」と彼女は言う。「私たちがこれをする理由がもっと前向きなものであってほしいと思います。」

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