走行距離41万km。これは、月の周回軌道上に建設される予定の新しい宇宙ステーションに宇宙飛行士が滞在するときの距離です。文脈的に言えば、その距離に地球サイズの惑星を 30 個入れることができます。
現在開発中の「月軌道プラットフォーム-ゲートウェイ」は、これまで以上に人間を地球から遠ざけます。省略してゲートウェイとして知られており、以前はディープ スペース ゲートウェイと呼ばれていたこの宇宙ステーションは、NASA や、欧州宇宙機関 (ESA) やロシアのロスコスモスなどの他の宇宙機関によって開発されています。
今月宇宙で20周年を迎える国際宇宙ステーション（ISS）の後継機となる。 ISS の運命は微妙なところにありますが、確かなことが 1 つあります。それは、ホワイトハウスが NASA に 2025 年に ISS への資金提供を停止するよう要請したことです。火星へ。そこでゲートウェイの出番です。
続きを読む:
- ISS が私たちのためにしてくれた 5 つのこと
- 国際宇宙ステーションの次は?
「ゲートウェイは、人間を地球低軌道を越えて宇宙に連れ出すために開発されました」と、新しい宇宙ステーションに取り組んでいる ESA の科学者であるジェームズ・カーペンター博士は言います。 「将来の探査のためのインフラを提供し、どこかで深宇宙での生活と仕事の方法を学ぶことができるという考えです。」 ISS は地球の低軌道を飛んでおり、頭上わずか 400 km (250 マイル) ですが、ゲートウェイは数十万キロ離れています。
Gateway は、宇宙飛行士が月面を 1 回の短いホップで移動できるようにすることで、宇宙飛行士がこれまでにない方法で探索できるようにし、その過程で新世代のムーンウォーカーを生み出します。また、科学実験の新しい波が深宇宙の謎のいくつかを調査することを可能にします。長期的には、ゲートウェイが宇宙飛行士を火星やその先に連れて行く宇宙船のサービス ステーションとして機能することが期待されています。
しかし、月周回軌道上に宇宙ステーションを建設することは、多くの課題を抱えています。どうやって大量のハードウェアを月まで運ぶのですか?宇宙飛行士をどのように安全に保ちますか? ISS の宇宙飛行士とは異なり、ゲートウェイに搭乗する宇宙飛行士は、地球の磁場によって宇宙放射線から遮蔽されることはありません。そして、何か問題が発生した場合、彼らは家に帰ることはできません. ISSに乗って、彼らは数時間で戻ることができます。地球と月の間の旅には数日かかります。
サイズが重要
ゲートウェイは ISS とは異なります。まず、それははるかに小さくなります。長さ 109 メートル、幅 73 メートルの ISS は、アメリカン フットボールのフィールドより少し大きいです。ゲートウェイの本体は、長さ30～35m、幅5mになります。比較のために、典型的なロンドン地下鉄の客車は長さ約 17m、幅約 3m です。また、ISS には 3 人以上の宇宙飛行士が 1 年 365 日滞在しますが、ゲートウェイは 4 人の乗組員が滞在しますが、宇宙飛行士をそこに派遣する費用がかかるため、1 年に 30 日間しか滞在できません。残りの時間は、魂が乗っていません.
Gateway にたどり着くことができた幸運な人は、大変なことになるでしょう。宇宙ステーションが月を周回する可能性が最も高い経路では、宇宙飛行士は月面から 3,200 km 以内を通過します。ゲートウェイの設計と制御に関する研究を行っている研究室で働いている航空宇宙工学の博士課程の学生であるジム・クラークは、「週に 1 回、月が非常に大きく見えることがあります」と述べています。 「それは窓の外の景色を埋め尽くします。」ただし、軌道上の最も遠い地点では、ゲートウェイは月から約 70,000 km、地球から約 410,000 km 離れています。 2 つの天体は遠く離れた球体に過ぎません。前例のない孤立です。
これほど遠く離れた場所では、通信は大きな課題となります。 ISS で使用されているのと同じ無線技術がゲートウェイで使用された場合、データ レートは ISS の 1/160,000 になります。 「これは、最小限のステータス信号と、場合によっては音声通信にのみ役立ちます」とクラークは言います。宇宙飛行士が地球にいる研究者に科学データを転送したり、愛する人とビデオ通話をしたりするには、はるかに高速な接続が必要です。 1 つのオプションは、無線通信からレーザー通信に移行することです。これは、NASA が来年商用衛星で試行する予定です。
多目的車
Gateway の重要な機能は、1 つの軌道にとどまらないことです。ミッションに応じて、さまざまな軌道に飛行できるように設計されています。つまり、宇宙船と宇宙ステーションのクロスです。
ISS は化学スラスターを使用して、軌道上に維持するために必要な時折のブーストを提供しますが、ゲートウェイは、太陽からのエネルギーを使用して燃料効率の高いスラスターに電力を供給する技術である太陽光電気推進を使用して、軌道間を移動します。ゲートウェイに提案された他の軌道には、月面に近いタイトな軌道と、約 150 万キロメートル離れた宇宙へのより大きな軌道が含まれます。
ゲートウェイの推進システムは、早ければ 2022 年に宇宙に打ち上げられる最初のステーション モジュールとなります。NASA は、来年 3 月にこの要素の契約を民間企業に与える予定です。ステーションの他のすべてのコンポーネントは、NASA の新しい耐荷重ロケットであるスペース ローンチ システム (SLS) によって宇宙に持ち上げられます。このロケットは、100 トンを超えるハードウェアを地球低軌道に運ぶことができます。これには、オリオン宇宙船 (これも現在開発中) が含まれます。 .ゲートウェイ モジュールと Orion が宇宙に到達すると、Orion はこれらのモジュールを月周回軌道に輸送して、それらを結合できるようにします。
宇宙飛行士がゲートウェイに到達するのもオリオンであり、この旅には約 3 日かかると思われます。彼らが到着したら、最大の問題の 1 つは、緊急時にどのように安全を確保するかということです。主な解決策は、宇宙ステーションのさまざまな部分で重要な技術を複製することです。これにより、機器の 1 つが損傷または破損した場合、宇宙飛行士は別のエリアに移動できます。 「ですから、そのモジュールを切り離さなければならない場合でも、反対側にコンピューターの電源があり、反対側に推進力があることを心配する必要はありません」と、アトランタのジョージア工科大学工学部の航空宇宙エンジニア、ミッチェル ウォーカー教授は言います。プロジェクトに参加していない人。 「あなたは常に、すべての複製がある立場にいたいと思っています。」これにより、宇宙ステーション全体の避難が必要になる可能性がはるかに低くなります。
ムーンラボ
次に、深宇宙での宇宙放射線の問題があります。 「宇宙ステーション全体を放射線に対して重装甲にすることもできますが、そこに到達するには燃料費がかかります」とクラークは言います。 「そのため、彼らは、ストーム シェルターとして機能するために、1 つのセクションだけを重装甲にすることを選択する可能性があります。」このシェルターでは、より厚い金属の壁が放射線バリアとして機能します。宇宙飛行士はその中で一晩寝たり、太陽フレアなどの放射線が強い時期に避難したりします。
この放射線を研究することは、私たちが驚くほどほとんど知らないことであるため、ゲートウェイに搭載された研究の優先事項になります。 「宇宙放射線が太陽風、銀河宇宙線、太陽フレアで構成されていることはわかっていますが、それぞれのレベルや、この放射線に特定のパターンがあるのか、それともランダムなのかはわかっていません」と Jennifer Ngo-Anh 博士は言います。 ESA の人間科学、生物科学、物理科学の研究を調整し、Gateway の研究プロジェクトの形成を任されています。ゲートウェイが宇宙放射線について教えてくれることは、科学者が火星への往復旅行に必要な保護を開発するのに役立ちます. 「深宇宙で人間の探査を行いたい場合、放射線は現在のところ問題の 1 つです」と Ngo-Anh 氏は言います。
NASA と ESA はどちらも、ゲートウェイでどのような実験を行いたいかを科学者に尋ねてきました。特に今年初めに月面に水の氷が確認されて以来、月は重要なターゲットです。大きな問題は、この水の正確な起源と、硫化水素や二酸化硫黄などの月の他の「揮発性物質」(低沸点の物質) です。それらは彗星や小惑星から来たのか、月自体の内部から噴出したのか、それともまったく別の場所から来たのか? 「この質問に答えることで、太陽系内部の揮発性物質の起源と、地球上の生命を可能にした揮発性物質がどこから来たのかを知ることができます」とカーペンターは言います。
他の太陽系からの星間塵を含む、深宇宙に漂う塵の分析や、太陽風と地球の磁場との相互作用の研究など、他の実験が検討されています。どちらの実験が選択されても、ゲートウェイはほとんどの場合無人であるため、リモートで操作する必要があります。
Gateway の優先事項は、火星へのミッションに必要な技術のテスト ベッドとして機能することです。しかし、誰もがこれを達成できると確信しているわけではありません。 2014 年から 2015 年まで 200 日間 ISS に滞在した元 NASA の宇宙飛行士である Terry Virts は、次のように述べています。火星に到達するための必然的に強力な推進システムや、火星表面の生命維持技術に電力を供給する核エネルギーシステムの。彼は、宇宙飛行士が火星に到達するための最良の方法は、地球と火星の間を絶えず往復する高速船に乗ることであり、地球と月の間で同じことを行うようにゲートウェイを再設計する必要があると述べています. 「火星に行くのと同じように、月に行く練習をしましょう」と彼は言います。
Gateway が実現するかどうかは、政治家が将来にわたって提供する十分な支援と資金にかかっています。その鍵となるのは、2019 年後半にスペインで開催される ESA の閣僚会議で、数十億ユーロの資金が宇宙プロジェクトに割り当てられます。世界で最も強力なロケットであるスペース ローンチ システムの開発にも問題があることが証明されています。しかし、少なくとも今のところ、Gateway には勢いがあります。この勢いは、宇宙飛行士をかつてないほど遠くへ連れて行く可能性があります。
そして、これが深遠な経験になることは否定できません - 特に地球と月が最も離れているとき. 「月は腕の長さで持ったゴルフボールくらいの大きさで、地球はそれよりも少し小さいでしょう」とクラークは言います。 「だから、どちらにもあまり愛着を感じないでしょう。これは、太陽系の他の誰にも共有されていない視点です。」
これは BBC Focus の第 329 号からの抜粋です。 雑誌。
購読 記事全文を自宅に届けるか、BBC Focus をダウンロードしてください スマホやタブレットで読めるアプリ。詳細を見る
Twitter、Facebook、Instagram で Science Focus をフォロー とフリップボード
