2020.10.14

月や火星で暮らすなら何が必要になる？宇宙基地での生活に欠かせない「7つの必需品」

自律ロボットや大気、そして尿素──。人間が火星や月で長期間生活するためには、地球からもっていくべきものがたくさんある。ここでは特に宇宙基地において重要になる「7つの必需品」を見ていこう。

人類を2030年代までに火星に送り込もうという話が進んでいる。だが、月はいまでも人類初となる恒久的な宇宙基地の有望な候補地だ。宇宙スケールで見れば、月は目と鼻の先にある（地球から月までの距離は38万4,400km。対する火星は、最接近しているときでも5,800万kmだ）。

ところが、地球大気がないところに家をつくるとなると、問題も山積みだ。まず、隕石やガンマ線、極端な温度変化から勇敢な住民たちを守らなければならない。それに比べれば、「空虚の地（Empty Quarter）」の異名をもつアラビア半島ルブアルハリ砂漠を徒歩で横断することも、近所の店へのお散歩程度に思えてくる。

月と比べれば、火星はずっと大きく、大気もある。ただし、その95パーセントが二酸化炭素なので、やはり人類にとって快適というわけではない。

地球ではあって当然と思われているものを、確実に安定して供給し続けられなければ、宇宙への移民たちに致命的な影響がおよぶ。だからこそわたしたちは、恒久的な宇宙基地をつくる前に、まず以下のリストに載っているものを妥当な価格で用意できなければならない。

1: 膨張式住居

エアーベッドで数泊を過ごしたことがある人は懐疑的になるだろうが、少なくとも1980年代以降、宇宙関連の専門家の大半は月や火星基地には膨張式住居が最適であると確信している。

提案されているデザインのなかには多層階のもののほか、固定部分に形状記憶ポリマーが使われた中国の昆虫型デザインなどがある。形状記憶ポリマーは形を「記憶」できるので、小さく圧縮して宇宙に運び、目的地で広げればあっという間に複雑な形状を復元できるメリットがある。まるで高級なポップアップテントのようだ。

2: 高性能減水剤

建築に必要な素材を宇宙に運ぶとなると、非常に高額な輸送費がかかる。そこで、英国の建築事務所のフォスター・アンド・パートナーズ（Foster + Partners）などは、レゴリス（惑星や月の表面から収集した塵や岩石）を使って膨張式住居の上に保護構造を構築することを提案している。

だが、月の岩石は完璧な解決策ではない。建物をつくるためには、大量の水と化学物質を加える必要があるからだ。それゆえ、少ない水分で強靭なコンクリートをつくれる化学添加物「高性能減水剤」が必要になるだろう。

3: 尿素

高性能減水剤に関して、欧州の研究チームが独創的な解決策を提示している。建築材料として人の尿を使うというのだ。

尿素は尿に含まれる主要な有機化合物で、成人の一日の排泄量は約25gである。すでに薬剤や肥料といった多くの用途で使われているが、宇宙移民にとって重要となる特性は水素結合を切断することだろう。簡単に言えば、尿素は液体を一様に分布させることで、コンクリートがすぐに固まってしまうのを防ぐのだ。

この効果のおかげで、コンクリートの建造物を工業用3Dプリンターを使って出力できるようになる。なお、研究者らの実験で、尿素からつくられたサンプルは重い負荷がかかっても形状を維持でき、3Dプリンターと同じように層を重ねて造形できることがわかった。

4: 自律ロボット

宇宙基地の建設を人間が担うことはまずないだろう。自律走行車が人より数カ月前に現地に入り、建設を始める。この自律ロボットは、3Dプリンターの機能も兼ね備え、電力の貯蔵から地表探査、物流、掘削まで、複数の役割をこなすだろう。

移動のためのセンサーと車輪も備えているので、作業に応じて自分自身を再構成することもできる。例えば、偵察探査機が単独で走り回って最適なレゴリスを見つけたら、そこに複数台の探査機が加わって一緒に採掘するといった使い方だ。

5: 電力

太陽光を動力源とする基地は、絶えず日光が当たる月の極地にないかぎり、2週間続く夜にも耐えうるほどの電力貯蔵が必要になる。火星の場合は太陽光が地球の半分ほどしか届かないので、太陽光発電では不十分だろう。

そこで米航空宇宙局（NASA）は、太陽光発電ではなく、キロパワーリアクター（Kilopower Reactor）の建設を考えている。これは核分裂を利用した軽量の発電システムで、最大10キロワットの電力を最低10年間は発電できるものだ。ちなみに地球だと、この発電量で数軒の家庭の電力をまかなえる。試作品のウラン燃料炉心の大きさは、トイレットペーパー2個分程度である。

6: 農業

グルメな人は、地球に残ったほうがいいだろう。というのも、惑星間の食事は非常に質素なものになるからだ。肉はまずメニューには載らない。食物はほとんどが現地栽培だ。オランダの研究者らによる実験では、月と火星の土の両方において、トマトや小麦、カラシナが育つことがわかっている。ただし、土壌には窒素と水を加えなくてはならない。