Guinguette Marais Poitevin

今週、研究者が月の表面に水の氷が存在する決定的な証拠を発見したと発表したとき、月の採掘愛好家たちは特に喜びました。 月には想像以上に多くの水の氷が存在し、その場所も正確にわかっています。

今回の発見のずっと前から、研究者たちは月面に潜んでいるかもしれない水を採取したいと考えていました。 水は地球上の生命活動に欠かせないものなので、将来的に月での長期ミッションを行う上で、非常に貴重な資源となります。 水は、月面の居住空間で再利用されたり、飲料水や入浴に利用されたりします。

しかし、月の水の最大かつ最も直接的な用途は、ロケットの推進剤を作ることでしょう。 水の主成分である水素と酸素は、現在、ロケットの動力源として使われている2つの大きな物質です。 月の水からロケットの推進剤を作れば、野心的な宇宙ミッションのコストを大幅に削減することができます。 現在、地球から出発するロケットは、必要な推進剤をすべて運ばなければなりません。 しかし、月の氷を利用すれば、ロケットが宇宙に到着してから燃料を補給できる可能性があり、より少ない費用で遠い場所に到達することができます。

「アイデアとしては、特定の製品、特に推進剤としての水について、地球外でのサプライチェーンを開始することです。 衛星を地球の重力から解放するためには、軌道に乗るための燃料として大量の推進剤が必要になります。 実際、打ち上げ時のロケットの重量のほとんどは、宇宙に運ぶために必要な推進剤です。 そして、宇宙に行くほど、より多くの推進剤が必要になります。 地球の引力からどんどん離れていくためには、より大きなエネルギーが必要です。

しかし、地球から必要な推進剤をすべて持っていく代わりに、すでに宇宙にある推進剤をガソリンタンクに補充するとしたらどうでしょう？ そうすれば、深宇宙でのミッションは、国をまたいだドライブ旅行のようなものになります。 “コロラド鉱山大学の教授であり、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスの元副社長であるジョージ・ソワーズは、The Vergeに次のように語っています。「もしあなたがデンバーまで車で行かなければならないとしたら、途中にガソリンスタンドがなく、ニューヨークからすべてのガソリンを持ってこなければならないと想像してみてください。 “車では無理でしょうね。 必要な燃料をすべて牽引しなければなりません」。 だからこそ、月面採掘のアイデアはとても魅力的なのです。 月の水を採掘し、ロケット燃料に分解して、月の近くか地球低軌道にある推進剤貯蔵庫に輸送する。 そうすれば、ロケットは推進剤を入れるためにあんなに大きくする必要はありません。

月から宇宙の他の場所への推進剤の輸送は、地球からの推進剤の輸送に比べて、価格はほとんどかかりません。 月の重力は地球の6分の1なので、月面から離脱するのに必要なエネルギーも少なくて済みます。 パワーズ氏は最近、月の推進剤を宇宙のさまざまな場所に輸送するためのコストを分析しました。 例えば、月の水を地球低軌道に運ぶ場合、地球から送るよりも、地球の方が近いにもかかわらず、月の水の方が安いという結果になりました。 “

科学者たちは何十年も前から、月の水をロケット燃料にすることを夢見てきましたが、それは月の極地が採掘に適しているという証拠が出てきたからです。 1994年、NASAと米軍の共同探査機「クレメンタイン」が、月の極地のクレーターに水が存在する証拠を発見した。 この場所は太陽の光が届かず、温度も華氏-250度以上にはならない。 その後、何度も月を訪れた結果、これらの場所にも水が存在する可能性が指摘されています。 2009年、NASAは月の南極にあるクレーターに「LCロス」という探査機を打ち込み、その衝撃でどんな物質が飛び散ったかを調べました。

しかし、今週「Proceedings of the National Academy of Sciences」に掲載された研究によると、月の一部の地域には水が溢れている可能性があるとのことです。 ハワイ大学とブラウン大学の研究者は、2008年に月に打ち上げられたインドの探査機「チャンドラヤーン1」のデータを分析しました。 チャンドラヤーン1に搭載されていた観測機器の一つである水の反射率を測定することで、月面に氷がある場所を特定することができました。 また、その場所を赤外線で観測することで、水が蒸気や液体ではなく、氷の状態であるかどうかを判断することができました。 その結果、月面には水の氷が露出していることが確認されただけでなく、地表の20〜30％が氷でできている場所もありました。

セントラルフロリダ大学の惑星物理学者で、ケネディ宇宙センターにあるNASAスワンプワークスの共同設立者であるフィル・メッツガー氏は、「どこでもそこまで集中する必要はありません。 “

地球低軌道上の推進剤貯蔵庫は、宇宙での新しい種類のミッションに多くの機会をもたらします。 これは、人工衛星を最終目的地まで運ぶために、何度も燃料を補給しながら宇宙に留まるロケットのことです。 現在、高軌道に向かう衛星は、最初のトランスファー軌道に投入された後、半年から1年かけて搭載されたスラスターでゆっくりと軌道を上げていきます。 その間、衛星は仕事をすることができないので、お金を稼ぐことができません。 しかし、「スペースタグ」を使えば、小型のロケットで衛星をより低い軌道に投入し、すでに宇宙にいる再利用可能なロケットが数日で探査機を最終軌道まで「タグ」することができます。

確かに、月の水を燃料とすることは魅力的ですが、宇宙で水の採掘を始めるのは簡単ではありません。 まず、大規模な探鉱活動が必要です。 PNASの研究のおかげで、研究者たちは、月の極地で水の氷の塊がどこにあるかを示す地図を作成しました。 次のステップは、着陸機やローバーをそれらの地域に送り、ターゲットとなる最適な場所や氷の硬さを把握することです。 氷が土に混じったスラッシュ状のものなのか、それとも他の地表物質と融合した固いレンガのようなものなのか、科学者たちはまだ分かっていません。 “氷を採取するための装置の設計方法はわかっています。

一つのアイデアは、掘削ロボットで月の土をすくい上げ、その材料を処理装置に運ぶというものです。 処理機では、加熱によって土壌から氷を分離し、電気によって水を基本部分に分解します。

もちろん、これらの作業にはコストがかかります。 “

もちろん、これらはすべて費用がかかります。「結局はコスト分析です。 “地球からロケット燃料を打ち上げた方が安いのか、それとも、一度宇宙に装置を打ち上げて、その装置を維持し、宇宙で継続的にロケット燃料を作るために使用した方が安いのか」。 メッツガー氏、ブリッセ氏、ソワーズ氏の分析によると、月面採掘への投資が利益を生むまでには10年かかると予想されています。

そのため研究チームは、NASAが初期の採掘開発に部分的に資金を提供して関与することを提案しています。

NASAは投資家に好意的なだけではありません。ソワーズ氏の分析によると、宇宙機関は、基地から月面を離れる車両に動力を供給するために、毎年最大100トンの推進剤が必要になる可能性を示唆しています。 もしそのすべてを地球から輸送しなければならないとしたら、年間で約35億ドルのコストがかかるという。 月の燃料を作ることで節約できる分、月や火星へのミッションが安くなる可能性があります。 “月の燃料を使うことで、月や火星へのミッションが安くなります。 例えば、月の推進剤をロケットの燃料として使用すれば、地球から月に行くコストを3分の1に抑えることができる、とパワーズは言う。

「私は何年も前から、水は宇宙の石油だと言ってきました」とパワーズ氏は言います。 “

「私は何年も前から、水は宇宙の油だと言ってきました」とパワーズは言う。「もしNASAが月に人類が永続的に滞在することを計画しているなら、NASAが最初にすべきことは推進剤の生産施設を作ることです」

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