木星の惑星には、太陽系で最もエキサイティングな目的地がいくつかあります。外惑星への人間の任務はどのようなものになるでしょうか?宇宙飛行士はどのようにそこを旅するのでしょうか?彼らはどこに行きますか？彼らが生き残るために何が必要でしょうか?ここでは、木星や土星の衛星へのミッションがどのようなものになるかについて、将来を見据えています。
木星のどの惑星に旅行するべきですか?
木星の惑星は、太陽系外縁部にある巨大ガス惑星で、木星、土星、海王星、天王星です。これらの惑星自体は探査に適した候補ではありません。それらはほとんどがガスで構成されており、人間があらゆる表面を歩く可能性はありません。
ただし、木星の惑星には、太陽系で最も刺激的な月があります。実際、木星地域の衛星のうち 2 つは、人類の探査が最も期待されている目的地の 1 つです。それは、エウロパとタイタンです。
木星:水の世界のエウロパ
木星には 79 個の衛星がありますが、木星の惑星探査者にとって最も有望な衛星は 4 個です。ガリレオ衛星は、木星の 4 つの最大の衛星であり、太陽系の最大の衛星の 4 つです。ガリレオの衛星はどれも訪問したり研究したりするのに魅力的ですが、エウロパは際立っています。
エウロパはガリレオ衛星の中で最も小さい衛星ですが、科学者や SF 作家の想像力をどこまでも魅了してきました。エウロパの表面は、奇妙なひび割れや隆起で覆われた分厚い氷の殻で覆われています。科学者たちは、この氷殻の下に大規模な液体の水の海がある可能性があると考えています。
そのような海が存在する場合、エウロパに地球外生命体が存在する可能性があります。エウロパでの生命の可能性は、この木星の月へのミッションに大きな関心を寄せています。それは素晴らしい候補になるでしょうが、木星の惑星の中には他にもスリル満点の衛星があります。
土星:第二の地球のタイタン
土星は木星の惑星の中で 2 番目に大きいかもしれませんが、太陽系の他のどの惑星よりも多くの衛星を持っています。その 82 個の衛星の中には、太陽系で 2 番目に大きい月であり、これまでに発見された中で最も地球に似た世界であるタイタンがあります。タイタンは依然として非常に敵対的な場所ですが、厚い大気、固体の表面、さらには表面に液体があります。
ただし、タイタンは地球のカーボン コピーではなく、実際には炭化水素のコピーです。タイタンの化学組成は、地球のような炭素ベースではなく、炭化水素ベースのようです。
たとえば、タイタンの「湖」は、水ではなく、液体のエタンとメタンで満たされています。大気は窒素 95%、メタン 5% で、通気性がありません。さらに、タイタンの重力は地球の重力よりも約 60% 高いです。大したことではないように聞こえるかもしれませんが、タイタンを歩き回っている人にとっては大変なことのように感じるでしょう。
木星への行き方
太陽系外縁部を探索する際の最大の課題の 1 つは移動です。現在のロケット技術が木星と土星に到達するには長い時間がかかります。これは、人間の探検家にとっていくつかの深刻な問題を引き起こします。
実際、21 世紀後半まで人間が木星地域に移動しない可能性が高い主な理由は、今日のロケット推進力が弱いことです。幸いなことに、地平線上にある次世代推進システムがいくつかあります。
化学ロケット
エウロパまたはタイタンへの旅行の最初のオプションは、化学ロケットです。これは、今日使用されているタイプのロケット推進技術です。異なるシステムは異なる組み合わせの推進剤を使用しますが、それらはすべて同じ一般原則を使用します。ロケットには、推力を生み出す化学反応を促進するために使用されるある種の液体推進剤が充填されています。
このシステムは、月への旅行などの短距離でうまく機能します。ただし、他の惑星に行くには理想的ではありません。化学ロケットは効率的ではありません。それらは重く、地球から降りるための非常に短い最初の推力のために大量の燃料を必要とします。化学ロケットでは、燃料が必要になるという理由だけで、長時間の推力を実現することはできません。
人間の探検家が化学ロケットを使ってエウロパやタイタンに到達した場合、地球と太陽系外惑星の間を移動するだけで 10 年以上を費やすことになります。木星または土星に到達して戻るのにかかる時間は、これらの惑星に送信されたプローブの移動時間に基づいてわかります。たとえば、ジュノ探査機は地球から木星まで移動するのに 5 年かかりました。カッシーニ探査機は、地球から土星に到達するのに7年かかりました。
現在のロケット技術で人間を太陽系外に送るのは、おそらく良い考えではないでしょう。彼らは小さな宇宙船の中で何年も孤立し、同じ小さなグループの人々とほとんどプライバシーを守らなければなりません.ある種の鎮静または仮死状態の技術を使用することは可能かもしれませんが、それ自体のリスクも伴います.また、移動時間が長いため、宇宙飛行士はかなり若くなければなりません。
イオンおよびプラズマ エンジン
エンジニアは、いずれ化学推進に取って代わる可能性のある、より高度な推進システムに取り組んでいます。イオン エンジンは、次の主流の推進システムになる可能性があります。この推進システムは、ゆっくりと着実に進むことが確実にレースに勝つことを証明しています。イオン エンジンは、化学ロケットよりもはるかに弱い推力を生成しますが、はるかに長く燃焼します。実際、イオン エンジンは非常に効率的であるため、推進剤 1 キログラムあたりの推力は、化学ロケットの約 10 倍です。
イオン エンジンは、ガス推進剤の原子をイオン化し、ロケットのスラスターから加速することによって機能します。現在、最も一般的なイオン エンジン推進剤はキセノンです。これらのロケットはすでに存在します。NASA の 1998 年のディープ スペース 1 探査機では、NSTAR イオン エンジンが使用されました。太陽系外縁部に人間を連れて行くには、同じ技術をより大規模に適応させる必要があるだけです。しかし、それは簡単な作業ではありません。人を輸送できる実用的なイオン ロケットは、2050 年代以降まで存在しない可能性があります。
しかし、イオンエンジンは、人間を木星の惑星に運ぶのに理想的かもしれません.それは継続的な推力を提供し、より大きな加速につながり、移動時間をより扱いやすい長さに短縮します.
原子力推進
原子力推進は、地平線上にあるもう 1 つの次世代推進技術です。 NASA は、ロケットが火星に到達するための原子力推進にも注目しています。これらのロケットは、化学ロケットの 2 倍の効率です。核ロケットは、液体の推進剤を使用します。この推進剤は加熱されてガスになり、ロケットのスラスターから加速されます。
核推進力は有望ですが、木星への旅行には理想的ではないかもしれません。核ロケットの主な問題は安全性です。何かがうまくいかない場合、原子力エンジンが大爆発を引き起こす可能性があります。乗組員は基本的に原子爆弾で木星の惑星に乗って、家に帰る前に爆発しないことを願っています。
原子力推進は、いつの日か実行可能な推進システムになる可能性があります。広範で慎重なテストが必要になるだけで、開発が大幅に遅くなる可能性があります。したがって、イオン エンジンは、宇宙飛行士が最初にエウロパまたはタイタンに到達する方法となる可能性があります。
木星の月で生き残る
探検家が木星に到着したら、エウロパとタイタンの両方で過酷な環境を生き抜く必要があります。両方のミッションがどのように機能するかを見てみましょう。
エウロパのアトランティス
エウロパは探検するのが難しい世界です。月の表面は固体であり、水の氷でできている可能性が最も高いですが、同時に大量の放射線に常にさらされています。実際、エウロパの表面に 1 日滞在すると、1 か月以内に放射線障害による死亡が発生する可能性が最も高くなります。エンジニアは、エウロパの氷の表面の過酷な条件に耐えることができる特別な種類のアンテナを設計する必要さえありました。
したがって、エウロパへの水上任務は良い考えではないかもしれません。生息地と宇宙服はすべて、宇宙飛行士を保護するために強力な放射線遮蔽を必要とします。ただし、遠い将来には、水中の生息地という別の選択肢になるかもしれません。エウロパの氷殻は非常に厚いため、表面の放射線から下の海を完全に保護できると科学者は予測しています。
これは、エウロパの海と人間の探検家にとって素晴らしいニュースです。エンジニアが十分な大きさのドリルを作成できれば、それを使用して、エウロパの殻を通り抜けてその下の暗い海までトンネルを作成できます。ここでは、エウロパの海を研究しながら、宇宙飛行士が水中で安全に生活できるように、水中生息地が構築される可能性があります。彼らがそこで発見したことは、科学と歴史を永遠に変える可能性があります.
エウロパでの生活
科学者たちは、エウロパのコアからの通気孔が、生命に必要な成分を含む熱と栄養素を月の暗い海に提供できると理論付けています。氷の殻は探検家が通過するのは難しいでしょうが、エウロパを24時間体制で襲う大量の放射線から身を守ってくれます。エウロパに生命が存在する場合、それは単なる微生物であるか、地球の海の最も暗い深さの生命に似ている可能性があります.
ハイドロカーボンがタイタンに着陸
タイタンへのミッションは、回避する氷や海がないため、エウロパへのミッションよりも少し複雑ではありません。タイタンは、大気がはるかに厚いことを除けば、火星に似た岩の表面を持っています。タイタンの表面に探査機を着陸させ、オフラインになる前に写真を撮影したカッシーニ・ホイヘンスのミッションのおかげで、私たちはタイタンについてもう少し知っています。
タイタンの厚い大気は、表面を探索する宇宙飛行士に重要な保護を提供します。放射線遮蔽は常に良い考えですが、タイタンの探検家はエウロパのものほど多くは必要ありません.大気が厚いため、宇宙飛行士はタイタンの表面服に圧力をかける必要もありません。ただし、酸素を供給できる密閉されたスーツが必要です。タイタンの空気は通気性がなく、表面温度は華氏マイナス 290 度まで下がることがあります。
タイタンの重力は地球の重力よりも約 50% 大きく、長期的に地表にいる人に健康上の問題を引き起こす可能性があります。宇宙飛行士がこのリスクを軽減できる 1 つの方法は、一度に数日または数週間、水面でシフトを取ることです。再利用可能な地表着陸船を使用して、宇宙飛行士を地表とタイタンの軌道上の基地との間で往復させることができます。
ライフ オン タイタン
これまでのところ、科学者はタイタンに生命の証拠を発見していませんが、生命がそこに存在することが不可能だというわけではありません。宇宙生物学者は、地球上の生命が基礎としているものとは異なる化学を使用して、生命が炭化水素化合物に基づいて進化する可能性があると考えています。炭化水素ベースの生命体がどのようなものになるかはわかりませんが、タイタンを訪れる宇宙飛行士にとって刺激的な研究分野になることは間違いありません。
木星の惑星を探索
木星の惑星には 100 を超える衛星があり、そのうちのいくつかはエイリアンの生命を宿している可能性さえあります。いつの日か、人類はついにエウロパ、タイタン、その他の太陽系外衛星を訪れることになるでしょう。ただし、それを実現するには、エンジニアリングと創意工夫の偉業が必要です。それが実現すれば、人間の探検家は太陽系で人類の新しい家を見つけることができ、地球から離れた場所に生命の最初の兆候を見つけることさえできるかもしれません.
