ほぼ 40 年間、私たちの最も近い宇宙の隣人である月は、私たちが太陽系の他の場所を見ている間、放置されていました。 2013 年に中国の嫦娥 3 号着陸船が月面に着陸したとき、状況は変わりました。それ以来、月への関心が爆発的に高まっています。 NASA、中国、さらには民間企業でさえ、数十のロボットおよび人間のミッションが計画されており、それに戻ってきています.今後 10 年間で月面はより混雑するように設定されていますが、今回はそのままです。
ロンドン大学バークベック校の惑星科学教授であるイアン・クロフォードは、「月には宇宙探査に役立つ潜在的な資源があることを知っています。 「特に、両極のクレーターの非常に暗い影に閉じ込められた水の氷。」
地球とは異なり、月の軸は大きな角度で傾いていないため、月の赤道にいるとき、太陽は常に頭上にあります。ただし、月の極にいる場合、太陽は常に地平線上にあり、周囲のクレーターに長く永続的な影を作成します.何十億年も太陽から隠れていたこれらのクレーターの温度は十分に低く、水の氷がその中で生き残ることができました。これは、誰もが関心を持っていることです.
「水は宇宙探査にとって非常に有用な物質であり、人間の探査の文脈においては確かです」とクロフォードは言います。 「生命にとって必要なものですが、酸素と水素に分解することもできます。組み合わせると、有用なロケット推進剤になります。」
惑星地質学者は何年も前から月に氷の兆候を見てきましたが、水の存在の最初の決定的な証拠は、インドの月周回衛星チャンドラヤーン 1 に関する NASA の月鉱物学マッパーによる詳細な分析に続いて、2018 年にもたらされました。
地球上にはたくさんの水がありますが、それは重いです。1立方メートルの重さは1,000kgです。宇宙に打ち上げるには莫大なエネルギーが必要です。代わりに、地球の引力を超えて水を収穫する方法を見つけることができれば、月とその先の両方で、より大規模で野心的なプロジェクトが可能になります。
「有人宇宙探査プログラムに携わるなら、月が出発点であることは明らかです」とクロフォードは言います。
両方の極に水があるように見えますが、南に最も集中しています。月の最大の衝突クレーターである南極エイトケン盆地として知られる地域には、いくつかの大きな氷の堆積物があります。ただし、はっきりしていないのは、氷がどのような形をとっているかです。
「私たちはまだ最初の調査段階にあります」と Crawford 氏は言います。 「あちらこちらにある大きな氷の塊を調査すべきなのか、それとも月の土に混ざった小さなミクロンサイズの氷の粒だけを調査すべきなのか、私たちはわかりません。」
月の探索について詳しく読む:
- Race to the Moon:中国の月面基地建設計画の内部
- 月軌道プラットフォーム - ゲートウェイ:次の宇宙ステーションは月を周回します
NASA は、2023 年に Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) をエイトケン盆地に送るミッションを計画しています。 2 メートル下です。
水はまた、科学者にとって特に興味深いものです。何百万年、場合によっては何十億年もの間、邪魔されずに残っていたので、惑星地質学者に過去への窓を与えてくれます.
「月は非常に古く、地質学的に不活発です。つまり、月は岩石惑星の進化に関する博物館のようなものです。[月の岩石には、形成直後からの最も初期の進化の記録が残っています」とクロフォードは言います。氷はアーカイブとして機能し、水が彗星や小惑星によってどのように月に運ばれたかを詳しく説明します。これらは地球にも水を運んでいたので、そのような理解は月と同じくらい地球の歴史について教えてくれるでしょう.
多くのミッションが海を追って極地を探索したいと考えていますが、これには課題がないわけではありません。これまで、ほとんどの月探査ミッションは太陽に照らされた赤道付近に着陸し、ソーラー パネルが容易に電力を供給していました。永遠の暗闇にある場所に向かうときは、さらに厄介です。
VIPER などの一部の初期のミッションでは、充電式バッテリーを使用して影に短時間滞在しますが、長期のミッションにはさらに検討が必要です。将来の宇宙飛行士が月の氷の採掘を計画している場合、そのための恒久的な基地が必要になり、繁栄するには非常に特殊な場所が必要になります。
「もし月でそれを見つけることができれば、最高の場所は、太陽電池パネルから電力を得るためにほぼ一年中太陽に照らされ続けることができる絶え間ない光のある山頂の近く、そして避難所のための洞窟です」 NASA が VIPER を月に輸送する契約を結んだ会社、Astrobotic の John Thornton 氏。 「洞窟は地下に素晴らしい熱環境を提供します。その場所を見つけることができれば、人間の居住地が出現する場所になることは間違いありません。」
スポットが見つかったら、それはベースを構築するケースになります。最初は、これはおそらく地球から輸送された構造物で行われますが、ロケットの重量とサイズの制限により送信できるものが制限されるため、その場で基地を建設する方がはるかに良いでしょう.幸いなことに、月のいたるところに建材があります。いくつかのプロジェクトでは、レゴリス (微小隕石が月の岩石を粉砕することによって生成される塵の細かい層) を採取し、それを使用して構造を 3D プリントすることを検討しています。
長期的には、月の岩石から鉄とチタンを抽出できる可能性があります。それらを処理するには精製所を建設する必要がありますが、地球の重力を超えてそのような金属にアクセスできるようになれば、はるかに大きな構造物や宇宙船を構築できるようになります。 1994 年 1 月に打ち上げられたクレメンタイン探査機は、月面の海の周りに最高レベルの金属を検出しました。これは、太古の溶岩流によって作られた暗い領域です。追加のボーナスとして、ほとんどの鉱石は酸化物であるため、副産物として酸素を生成します.
しかし、すべての潜在的な月資源が簡単に抽出できるわけではありません。月面には潜在的な燃料源となるヘリウム-3が推定10億トンあるが、それを抽出するには毎秒数百トンのレゴリスを採掘する巨大な工業団地が必要になる。最も野心的な状況。
しかし、このような野心的な計画は、単独では実行できません。現在、人類を月に送り込もうとしている 2 つの超大国、米国と中国があります。米国の法律により、この 2 つは協力できませんが、目標を達成するために他の国に手を差し伸べています。
「月探査は、国際協力の大きな焦点になる可能性があります。これは、特に今日の国際情勢において、非常に望ましいと思います」と Crawford 氏は言います。
2003 年に最初の「タイコノート」を宇宙に送ったばかりであるにもかかわらず、中国の宇宙計画は大きな進歩を遂げています。その嫦娥シリーズのロボットによる月面ミッションは大成功を収め、2019 年に月の裏側に初めて着陸し (嫦娥 4)、嫦娥 6 で月の南極から最初のサンプルを回収する予定です。 (2023 年に開始予定)。
嫦娥4号ミッションにはオランダ、スウェーデン、ドイツの機器が運ばれ、ヨーロッパの宇宙飛行士はすでに中国の宇宙飛行士と一緒にいくつかの訓練を行っています。中国は正確な計画については秘密にしていますが、これらのミッションが月面着陸ミッションの前兆であることを明らかにしています。
必要な経験が数十年以上あるため、米国の取り組みはもう少し成熟しています。彼らの現在の計画は、月を周回する月面ステーションであるゲートウェイを中心にしています。このステーションは、月面や、場合によっては火星やその先へのミッションのステージング ポストとして機能します。
日本、カナダ、ヨーロッパの宇宙機関はすべて支援に署名しており、いつか宇宙飛行士を月に送るという約束でステーションの一部を建設することに同意しています.ゲートウェイの最初のセクションは 2023 年に飛行し、運用は 2026 年に開始される予定です。一方、NASA はすでに、2024 年までに最初の女性を月面に送るアルテミス ミッションを計画しています。
これらの野心は、過去 10 年間に開花した宇宙探査の分野である民間企業の育成にも役立っています。宇宙部門の成長を促進するために、NASA は商用月面ペイロード サービス イニシアチブを立ち上げ、宇宙機関の科学機器を月に輸送するよう企業に依頼しました。
「NASA は、今後 8 ～ 10 年間、少なくとも年に 2 回の月ミッションを購入する計画を持っています」と Thornton 氏は言います。 「これは、月への日常的な定期輸送の商業化に向けた第一歩です。」
NASAにとってはるかに安価であるだけでなく、予算がはるかに少ない人にも機会をもたらします. 2021 年後半に、アストロボティックはペレグリン着陸船を 12 個の NASA 機器と共に月に送る予定ですが、1 キロあたり 120 万ドル (約 85 万ポンド) の費用で他のプロジェクトを輸送する余地もあります。大げさに聞こえるかもしれませんが、宇宙飛行に関してはお買い得です。
「私たちには、最初の使命を果たしたばかりでも、幅広い顧客がいます」と、大学、企業、さらには個人が乗り物に申し込むのを見たソーントンは言います。 「英国からペイロードが届きました。これは、実際には地表を横切って歩く楽しい小さな歩行ローバーです。」
アストロボティックと並んで、他の多くの企業が月面に向かう準備をしています。まだ着陸に成功した人はいませんが、乗車を待っている乗客が不足することはありません。月面はこれまで以上に忙しくなりそうです。
- この記事は、BBC Science Focus Magazine の第 362 号に最初に掲載されました – 購読方法はこちら
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