アフター・アース：なぜ、どこで、どのように、いつ私たちは故郷の惑星を離れるのだろうか

地球はいつまでも人が住むのに適した場所ではない。20億年ほどで太陽の膨張により海が蒸発し、宇宙のこの地は居住不可能になることが分かっている。ただし、アンドロメダ銀河によってすでに消滅していない場合は別だ。アンドロメダ銀河は数十億年かけて天の川銀河と衝突する軌道上にある。さらに、地球の軌道を横切る幅1000マイルの小惑星の少なくとも3分の1は、30万年に1個の割合で、最終的に地球に衝突する。

なぜ？

実際、1989年には、はるかに小さな小惑星が地球の軌道を通過したが、その衝撃は核爆弾1,000個分に相当するはずで、地球が通過したわずか6時間後に地球の軌道を横切った。何百人もの研究者が人類の生存に関わる12の異なるリスクを追跡しているライフボート財団の最近の報告書は、30万分の1の確率で起こる壊滅的な衝突をロシアンルーレットのゲームに例えている。「引き金を引き続ければ頭が吹き飛ぶ。次に同じことが起こらないという保証はない」

人類が地球に及ぼすリスクを考えると、地球を保護するためだけにいつか地球を離れる日が来るかもしれない。地球外での居住を検討するきっかけとなる脅威の多くは、実際には人間が作り出したものであり、必ずしも遠い将来の話ではない。私たちが毎年消費する量はすでに地球が維持できる量をはるかに上回っており、世界自然保護基金は、2030年までに私たちは毎年、地球2個分の天然資源を消費するようになると推定している。国際人道組織である災害疫学研究センターは、過去10年間の干ばつ、地震、大雨、洪水の猛攻撃は、1980年代の3倍、このデータが最初に収集された1901年のほぼ54倍であると報告している。いくつかのシナリオでは、気候変動が深刻な水不足、沿岸地域の水没、広範囲にわたる飢餓につながるとされている。さらに、世界は致死性の病原体、核戦争、あるいはライフボート財団が警告しているように「ますます強力になる技術の悪用」によって終わる可能性もあります。人類が地球にもたらすリスクを考えると、いつかは地球を保護するためだけに地球を離れ、ヨセミテのように時々訪れるような自然保護区のような地球になる可能性もあります。

私たちが直面している脅威はどれも、特に突飛なものではない。例えば、気候変動はすでに人類の営みの大きな要因となっているし、地球はこれまでにも少なくとも一度は小惑星の衝突による大量絶滅を経験している。「恐竜が絶滅したのは、十分な宇宙航行文明を築くには愚かすぎたからだ」と、防衛関連企業ゼネラル・ダイナミクスの高度情報システム部門の研究エンジニアで、ライフボート財団の宇宙居住委員会の85人のメンバーの1人であるティハマー・トス＝フェイエル氏は言う。「今のところ、私たちと恐竜の違いはほとんど計り知れない」。ニューヨーク大学の化学者ロバート・シャピロ氏が始めたプロジェクト「文明救済同盟」は、いくつかの大災害が必ず起こるということは、私たちが文明のコピーを準備して宇宙空間に移し、危険から遠ざけなければならないということだと主張している。つまり、私たちの文化的業績と伝統のバックアップだ。 2005年、当時のNASA長官マイケル・グリフィンは、国家宇宙計画の目的を同様の言葉で説明した。「人類が何十万年、あるいは何百万年も生き延びたいのであれば、最終的には他の惑星に移住しなければなりません」と彼は言った。「いつの日か、それがいつになるかは分かりませんが、地球上で暮らす人類よりも、地球外で暮らす人類の方が多い日が来るでしょう。」

どこ？

選択肢はたくさんある。12,000 人以上の会員が宇宙での居住地建設に取り組んでいる全米宇宙協会は、まず生命を維持できる資源のある惑星に行くことになるだろうと示唆している。2000 年に 2 億ドルの研究を終えた NASA は、コロニーは月面下数フィートに掘るか、既存のクレーター内に設置して、DNA にダメージを与えてがんを引き起こす可能性のある高エネルギー宇宙放射線の絶え間ない照射から住民を守ることができると報告した。NASA の研究は、現地に原子力発電所、太陽電池パネル アレイ、月面から炭素、シリコン、アルミニウムなどの有用な材料を抽出するさまざまな方法を想定している。全米宇宙協会は、2008 年の独自のレポート「宇宙居住地へのロードマップ」でも、月を論理的な最初の目的地としており、そこに生命を維持できる氷があることが、恒久的な月面基地、ホテル、さらにはカジノの前兆であるとしている。

宇宙移住推進派の中には、月は完全にスキップすべきだと提案する人もいる。月は地球に近く、すでに人類が着陸しているが、木星、土星、天王星、海王星の衛星には、それぞれ異なる量の水、炭素、窒素が含まれていると考えられている。しかし、太陽系で最も地球に似ている目的地は火星だ。「火星は、以前の海洋探検時代のグリーンランドと北米を比較したようなものです」と、赤い惑星への探検と移住を推進する団体、火星協会の代表、ロバート・ズブリン氏は言う。月と異なり、火星には大気が少しあるため、宇宙線からある程度保護され、重力は地球の約40パーセントである。

2002年、NASAの火星探査機マーズ・オデッセイは火星の地表に大陸ほどの大きさの水氷の領域を発見し、2008年には火星探査機フェニックスが撮影した写真で火星に氷が存在することが確認された。土壌には植物を育てるのに十分な量の炭素も含まれており、日中の気温は時折70°Fに達することもある。また、時間の経過とともに火星が「テラフォーミング」される可能性もある。つまり、地中の氷の水を使って（または氷の小惑星から水を輸入して）薄い海を形成し、その後ずっと後には呼吸可能な空気と宇宙放射線に対するより優れた遮蔽物となる大気を作り出すのだ。「惑星に定住するのは惑星を建設するよりはるかに簡単です」とズブリンは言う。「クリストファー・コロンブスは船で海を渡りました。彼がアメリカ大陸に到着してから建設しなければならなかったとしたら、想像してみてください。」

クリックすると、新しい家への何世代にもわたる旅を生き抜くための私たちのアイデアが起動します。

しかし、これらの提案された方法はすべて、アイザック・アシモフがかつて「惑星狂信主義」と呼んだカテゴリーに入るかもしれない。私たちは、宇宙に将来の家を建て、細部まで自分たちの厳格な仕様に合わせて設計し、軌道上の居住地を建設することもできる。技術的ではないにしても、財政的には、大規模な軌道構造物を建設するために必要な量の資材を地球から打ち上げることは不可能だ。しかし、そのような居住地は、主に地球近傍小惑星から抽出された資源で構築できる。地球近傍小惑星自体は、太陽系のすべての惑星を合わせたよりも多くの地球の多様性と潜在的な表面積を提供する。1974年、プリンストン大学の物理学者ジェラルド・オニールは、軸に沿って毎分約1回転の速度で回転する大きな円筒と、トルクを排除するために反対方向に回転する別の円筒で構成される、巨大な自立型軌道上の居住地の設計を発表した。無重力の宇宙空間では、数千人、あるいは数百万人の住人を収容できるほどの大きさの居住施設でも構造的に健全なままであり、オニール氏は長さ20マイル、内部表面積500平方マイルの双子の円筒を想像した。

NASA エイムズ研究センターの契約社員で、宇宙居住地に関する評判の高いウェブサイトを運営するアル・グローバス氏は、オニール シリンダーを高級なゲートコミュニティのように表現している。そこは、常に日光が差し込み、素晴らしい眺めが楽しめ、広々とした居住区があり、シリンダーの軸付近には無重力レクリエーション専用のエリアがある場所だ。これらの宇宙船の人口は、近親交配の影響を避けるために 150 人以上に抑えられるが、理想的には、ローテーション居住区は社会的に相互作用するクラスターとして存在する。住民は、遺伝子プールに多様性が必要になったときはいつでも、保存されている DNA を使用することもできる。

軌道上の居住地の主な利点は、必ずしも軌道上に留まる必要がないことである。船が近くの小惑星の資源を使い果たしたり、死にゆく太陽から逃れなければならない場合、搭載された原子炉や太陽帆を装備して、遠く離れたさまざまな目的地に送り出すことができる。太陽系外の恒星を周回することが知られている 500 個の惑星のいずれも、人間の生命を維持できる大気を持っているとは考えられていないが、これらのほとんどは過去 10 年間に発見されたものであり、2 人の天文学者が最近の論文で、2264 年までに地球とほぼ同じ居住地を持つ太陽系外惑星が見つかる確率は 95 パーセントであると結論付けている。9 月には、NASA と国立科学財団が後援するリック・カーネギー太陽系外惑星調査の天文学者グループが、地球から約 20 光年離れたてんびん座の惑星を発見したと発表した。この惑星は、地球の軌道の「居住可能領域」のかなり内側を周回している。

密閉された宇宙船で暮らす次世代にとっては、地球の軌道上に留まるか、太陽系外惑星の1つに向かって何百年も旅するかは問題ではないかもしれない。彼らは単に「世代宇宙船」で宇宙を漂い、途中で小惑星や彗星から物質を採取するだけかもしれない。

どうやって？

最初の課題は、地球自身の重力から逃れることだ。「宇宙船を軌道に乗せることができれば、どこへでも半分は到達したことになる」と作家のロバート・ハインラインは言った。スペースシャトルの飛行費用は1回あたり約4億5000万ドルだったが、今日でも無人ペイロードを軌道に乗せるには1ポンドあたり約1万2000ドルかかる。その費用の大半は最初の100マイルで燃やされる燃料によるものだ。

この大きな最初のハードルをクリアするために、エンジニアたちはロケットを使わない打ち上げシステムを数多く考案してきた。冷戦の真っ最中、米海軍は高高度研究計画の一環として、巨大な大砲を使ってペイロードを軌道に打ち上げる可能性を調査した。一方、物理学者のデレク・ティドマンは、巨大な遠心分離機（彼が「スリンガトロン」と呼ぶ）を使って物体を回転させ、重力の井戸から投げ出せる速度に達するまで回転させるという構想を描いている。また、多くのエンジニアたちは、回転する投げ縄のように遠心力で空中に吊り上げられた 62,000 マイルのケーブルを上る「宇宙エレベーター」を建造するという魅力的な可能性を熟考してきた。 2000年、NASAの先端概念研究所は、Carbon Designs社の創設者であるブラッド・エドワーズ氏に、そのような装置の構築方法を調査するために57万ドルを与えた。エドワーズ氏は、ラインを構成する非常に薄くて非常に強いチューブを製造するために必要なナノテクノロジーが開発されれば、140億ドル以下で装置を構築できると見積もっている。

その他のイノベーションによって、ペイロードの重量が軽減され、宇宙飛行がより現実的になるかもしれない。メイド・イン・スペースという会社は、同社が提案する巨大3Dプリンターは、地球から輸送された原料や宇宙ゴミからリサイクルされた原料を衛星や宇宙船に転換できるとしているが、無重力でプリンターがどうなるかはまだ分からない。ナノテクのさらなる進歩も役立つかもしれない。分子ナノテクノロジーを専門とする独立科学者で作家のJ・ストーズ・ホール氏は、導電性と電気配線に使われる膨大な量の銅を例に挙げている。分子レベルで物質を制御することで、純粋な炭素からグラフェン導体を作成できるだろうし、トランジスタやコンピューターも作成できるだろう。

宇宙の植民地化は「生き残るためだけではなく、繁栄するためでもある」。地球低軌道を越えれば、化学ロケット以外のものを使って長距離を旅する方法も編み出せるかもしれない。昨年11月、『ポピュラーサイエンス』誌は、搭載型イオンエンジンで動くロケットを開発している元NASA宇宙飛行士のフランクリン・チャン・ディアスを紹介した。ディアス氏の推定によると、このロケットにより火星への旅行時間は6か月から1か月強に短縮されるという。厚さ0.0075ミリのアルミニウム被覆プラスチックでできており、太陽の光子の圧力で進む幅46フィートのソーラーセイルで推進される日本の探査機は、12月に金星を通過した。宇宙航空研究開発機構によると、探査機は現在太陽の周りを周回しており、さらに5年後に金星の軌道に戻る予定である。もし何らかの核融合推進装置を考案できれば、月や他の天体から採掘したヘリウム3を燃料として利用できると多くの人が考えている。また、NASAの先端概念研究所は、宇宙船が地球と火星の両方を定期的に通過する40個の小惑星の1つに便乗し、エネルギーを使わずに6～10か月かけて目的地に到着できるかどうかを調べる研究に資金提供している。

NASA の推進物理学者で、恒星間飛行の実現を目指す科学者、エンジニア、ジャーナリストのボランティア団体であるタウ ゼロ財団も運営するマーク ミリスは、ワームホール テレポーテーションや超光速ワープ ドライブなど、より先進的なアプローチの可能性について、偏見を持たないようにすべきだと提案しています。ミリスは、レーザー技術の進歩によって、少なくとも瞬間的には、観測可能な空間ワープ効果を生じさせる可能性のあるエネルギー レベルを生成し、この概念の理論的根拠が正しいかどうかをテストできると指摘しています。

全米宇宙協会のマーク・ホプキンス氏は、自己複製するナノボットがいつか小惑星に送られ、表面を掘り、採掘作業を開始するか、あるいは月や遠くの惑星に運ばれ、そこで繁殖して広がり、やがて到着した人間を待ち受ける産業文明を作り上げていくかもしれないと示唆している。人間の DNA も、これらの文明構築ナノロボットに詰め込まれ、時が来たら人間を生み出すために使われるかもしれない。同氏は、人間の生物学的進化を一時的な段階と考えない理由はないと言う。いつか私たち全員が知覚力のある機械に再設計され、アイデンティティがアップロードされて深宇宙に転送され、小型の宇宙船が放射線防護、閉ループ居住区、足元スペースを提供する必要がなくなるかもしれない。性別も体もないホプキンス氏の最後のフロンティアのビジョンは、特にロマンチックには思えない、と私は彼に言った。「まあ、そうでもないかもしれない」と同氏は認めた。「でも、あなたは私にロマンスについて尋ねなかった」

宇宙移住について私が話した他の人々は、将来可能になるかもしれないことに焦点を当てることは、今日実際に達成できることを実行することを妨げると主張した。ワシントン州立大学の宇宙生物学者、ディルク・シュルツェ・マクックは最近、宇宙論ジャーナルに共同執筆した記事で、帰還飛行の考えさえ捨てれば、火星への有人ミッションは既に財政的にも技術的にも実現可能であると主張した。彼によれば、少数の永住者を乗せたロケットを送り込むことができ、これらの開拓者たちはロボットミッションによって補給され、4年から6年ごとにさらなる移民の波によって強化されるだろうという。

20 年もすれば、人類は火星に恒久的な基地を建設するだろう。費用が大きな障害であることは彼も認めているし、NASA の政治的意志の欠如もそうだ。しかし彼は、火星の居住地は人類の生存を保証し、故郷にいる無数の人々に刺激を与えるだろうと強調する。記事の発表から数週間後、彼と共著者は 16 歳から 65 歳まで幅広い年齢層から 100 通を超えるメールを受け取り、そのすべてにすぐにでも立ち去る用意があると書かれていた。

いつ？

現在、宇宙居住地への進展のほとんどは民間部門で達成されている。昨年 12 月、イーロン マスクのスペース X は、最大 7 人を乗せることができる再利用可能なカプセルの試験飛行に成功し、同社は NASA と契約を結び、現在の料金よりはるかに安い 1 ポンドあたりの料金で国際宇宙ステーションに貨物を輸送している。ヴァージン ギャラクティック、スペース アドベンチャーズなどの企業は、地球低軌道への飛行や宇宙ステーションでの短期滞在の提供を開始しており、ビゲロー エアロスペースは 2015 年までにインフレータブル「宇宙ホテル」の打ち上げを計画している。

リスクを嫌う、方向性のない NASA が失敗したと考えている分野で民間企業を利用して成功したいと願う成長中の起業家グループ、スペース フロンティア財団の共同創設者リック タムリンソンは、私たちが新しいフロンティアに定住するのは、それにはどうしても必要な利益の動機がある場合だけだと主張している。彼は、地球を離れる最も経済的な理由として、宇宙旅行、地球外採鉱、宇宙から地球への太陽エネルギーの送信を挙げている。「人々が金を稼いでいるとき、私たちは恒久的な人間の居住地を実現できるのです」と彼は言う。「金がなければ、バック ロジャースもいないのです。」

しかし、国家宇宙計画は、予算が厳しくなっているにもかかわらず、地球外生命の可能性も探究している。昨年の春、オバマ大統領は、2025年までに地球近傍小惑星に、2030年代半ばまでに火星に有人探査を行う計画を発表した。10月には、国防総省の研究開発部門である国防高等研究計画局（DARPA）がプレスリリースを発表し、エイムズ研究所との共同プロジェクトを発表した。このプロジェクトは、「宇宙探査の次の時代、つまり星々の間の旅の第一歩」となる「100年宇宙船」を建造する可能性を研究するものである。

NASAラングレーの主任科学者デニス・ブッシュネルに宇宙の展望について尋ねたところ、彼ははるかに冷静な見解を返した。彼は、宇宙放射線と無重力が人間の体と心に与える影響について、まだほとんど何もわかっていないこと、放射線から身を守る宇宙服さえないことを強調した。「手頃なものは安全ではない。安全なものは手頃ではない」と彼は一種の呪文のように繰り返した。

もちろんブッシュネルは正しい。少なくとも今のところは。しかし、探検は本質的にリスクを伴う。カリフォルニア大学アーバイン校の物理学教授で、長年NASAのコンサルタントを務めているグレゴリー・ベンフォード氏は、リスクと報酬の適切なバランスに関する懸念が、宇宙に定住するという素晴らしい夢の追求を阻むべきではないと語る。コロンブスより5世紀も前に北米に初めて足を踏み入れたバイキング探検家の名を引用し、最初の一歩を踏み出すだけでは十分ではないと同氏は主張する。「私たちアメリカ人は、基本的に自分たちが宇宙のコロンブスであり、大きな発見をしていると思っています」とベンフォード氏は言う。「しかし、私たちはレイフ・エリクソンになってしまうのではないかと心配しています。私たちは出かけて、いくつかのことを試しますが、その後ほとんど忘れられてしまいます。」

研究者、技術者、天文学者らは、人類がやがて宇宙で暮らすことになるとほぼ確信しており、この動きを存在の必然であり、人類の自然な進歩とみなしており、時間について柔軟な見方をする傾向がある。人類は陸に這い上がり、類人猿としてアフリカのサバンナから脱出し、新世界に向けて航海に出た。いつの日か、タイタンの植民地や深宇宙を航行する宇宙船で暮らすようになると予想しないわけにはいかないだろう。そして、惑星を離れるのにどれだけの時間がかかっても、誰がそこへ連れて行ってくれるとしても、その努力は地球上の人々に無数の即時の利益をもたらすだろう。

閉ループの持続可能な居住環境を設計すれば、貧しい人々に食料を供給するのに役立つかもしれません。先進的な推進方法は、地球上の交通手段に革命をもたらすかもしれません。宇宙の太陽エネルギーは、化石燃料への依存を大幅に減らす可能性があります。そして、小惑星をより深く理解することで、貴重な資源が得られ、いつかは地球に向かってくる小惑星の軌道を変更できるようになるかもしれません。宇宙の植民地化は「生き残るためだけではなく、繁栄するためです」とタウゼロのマーク・ミリスは言い、まだ冒険の余地があり、公益のために勇敢な仕事をすることができると付け加えています。ミリスにとって、原動力となる質問はシンプルです。「ワクワクする未来を築くために、私たちに何ができるでしょうか？朝目覚めたときに、生きていること、人間であることに満足できるような未来でしょうか？」