映画『オデッセイ』に登場する、NASAですでに研究されている9つの技術

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日本では来年2月に公開予定の火星を舞台とするSF映画『オデッセイ』は、実際にNASAで開発が進められている技術にもとづいて描かれている。その中から、9つをピックアップして解説しよう。

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2016年2月に国内公開予定の映画『オデッセイ』。アンディ・ウィアーの小説『火星の人』(The Martian)を原作とする映画で、2030年、宇宙飛行士が「赤い惑星」へと旅をする時代に火星上に取り残された宇宙飛行士の物語だ。

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SFではあるが、この映画に登場するテクノロジーで、NASAがすでに開発しているものがたくさんあるので、紹介しよう。

1. 居住環境

主人公、マーク・ワトニーは、かなりの時間を居住モジュール、「ハブ」で過ごす。翻っていま、NASAのジョンソン宇宙センターでは、将来の乗組員たちが「HERA(Human Exploration Research Analog)」で生活をする訓練が行われている。

HERAはひとつの独立した環境で、深宇宙の状況を〈作業エリア〉〈居住スペース〉〈衛生モジュール〉〈模擬エアロック〉にわけ、シミュレートするものだ。モジュール内部では、取り組むべき作業課題が与えられ、14日間を共同で生活する(すぐに期間は60日に延長されるだろう)。

最近では、HERAは国際宇宙ステーション(ISS)のミッションをシミュレートするために用いられた。

2. 栽培

火星上で、宇宙飛行士たちは地球からやってくる食料の供給をあてにすることはできないため、栽培設備が必要となる。映画のなかで、ワトニーはハブを自給自足の農場に変える。

ISSにはすでに、「Veggie」が存在する。赤、青、緑の光を用いて新鮮な食物を生産するシステムだ。

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表面には透湿性があり、内部には肥料を含んでいる「クッション」で植物は育てられる。NASAは、将来火星に行く宇宙飛行士たちのニーズに答えられるように、育てられる作物の量と種類を増やそうと試みている。

3. 水

火星上には水は存在しないため、ワトニーは水分不足で死ぬことがないように、あらゆる知恵を動員した。

実際のISSでは一滴の汗も涙も、尿さえも無駄にはされない。「環境コントロール・ライフサポート・システム(Environmental Control and Life Support System)」は、あらゆる水源から水を回収してリサイクルする。一方、「水再生システム(WRS: Water Recovery System)」は、水を濾過して再利用できるようにする。

WRSで用いられるのは遠心分離機だ。気体と液体は、地球上と同じようには分離しない。NASAは水回収のための新しい技術に取り組んでいて、そのなかには、混入した無機物/有機物を取り除くフィルターがある。

4. 酸素

ワトニーは、ハブ内に用意された「酸素供給器」を活用していた。ISSには、呼吸可能な空気を継続的に供給するために宇宙船の大気を合成する「酸素発生システム」が存在する。

このシステムは電気分解を利用する。水の分子をその原子である酸素と水素に分けるわけだ。水素は宇宙に排出されるか、もしくは大気の副産物として水をつくり出す「サバティエ・システム(Sabatier System)」に回される。NASAはこのシステムをさらに洗練し、より効率よいものにしようとしている。

5. 宇宙服

ワトニーは火星での日々(その単位は「日」ではなく「ソル」と呼ばれている)の大部分を、宇宙服を身につけて作業をしながら過ごす。したがって、快適で信頼性と柔軟性のあるものでなくてはならない。

NASAは、火星で着用できる宇宙服のために、地表での歩行から岩石標本の採集まで、考えうるあらゆる活動を考慮して研究を行っている。宇宙服の新しいプロトタイプは「Z-2」や「Prototype Exploration Suit」と呼ばれていて、必要を満たすだけの硬度と耐久性、そして柔軟性の折り合いを付けながら、考えうるあらゆる問題を解決するまで改善される予定だ。

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火星での大きな落とし穴のひとつは、そこで発生している塵となるかもしれない。船外活動の後にハブ内部に持ち込まれると、人および宇宙船内のデヴァイスに損傷を引き起こす可能性がある。プロトタイプは、こうした問題を避けるために、外部に宇宙服を残して宇宙船の内部に素早く入ることのできるシステムが備えられている。

6. ローヴァー

地表探査において、非常に遠い場所を訪ねるために、宇宙飛行士たちは頑丈で信頼できる多用途のローヴァーを必要とする。NASAは複雑な地形でも移動することのできる車両を開発している。「多用途宇宙探査車(Multi-Mission Space Exploration Vehicle: MMSEV)」[リンク先PDF]だ。

この技術は、将来、小惑星や月でのミッションのような、ほかの種類のミッションもサポートする予定だ。車両には、操作システムとともに6つの車輪が備わっている。例えば、これらの1つがパンクした場合に、車両はその車輪を持ち上げるだけで、ほかの車輪を使って移動し続けることができる。

7. イオン・エンジン

ワトニーを火星上に連れて行く宇宙船に備えつけられているのは「イオン・エンジン」だ。アルゴンやキセノンのような電荷を帯びたガスが、イオンを時速40万km以上で排出して、宇宙船に推力をもたらす。一種の軽い「そよ風」ではあるけれど、何年も続く加速により、乗物はすさまじい速度に到達する。それだけでなく、高い操縦性能を保証する。

この技術は、探査機ドーンが時速4万km以上の速度に到達し、わずか5年あまりで準惑星ケレスとヴェスタにたどり着くことを可能にした。NASAはこれまで、プロジェクト「進化型キセノンスラスタ(Evolutionary Xenon Thruster)」の形で開発を行ってきた。

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8. ソーラーパネル

火星上にはサーヴィスステーションは存在しない。ワトニーは、電力を手に入れて生き延びるためにこれまでにないやり方でソーラーパネルを使わなければならない。

ISSは、40以上の住居の電力をまかなうのに十分な84〜120KWの電力を発電するソーラーパネルを4連備えている。人類をこれまでよりも遠くへと連れて行くであろう宇宙船「オリオン」は、将来のミッションにおいて、ソーラーパネルを利用して、(太陽光が得られないときに利用するための)エネルギーの予備を集めるだろう。光が船内にあるリチウムイオン電池を充電する。

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9. RTG

40年以上、NASAは、プルトニウム238の自然の放射性崩壊から生じる熱を電力に変換する宇宙用電池を安全な方法で用いてきた。「放射性同位体熱電気転換器(Radioisotope Thermoelectric Generator: RTG)」と呼ばれるものだ。火星のローヴァー「キュリオシティ」のような宇宙用車両は、そのアップデート版を用いている。映画では、RTGのプルトニウムをベースにした電力源が、ハブから離れた場所に埋められている。万が一、放射線が漏れた場合に身を守るためだ。

現実では、火星の自然環境は、RTGよりもずっと放射線量が高い。RTGは主にアルファ線を放出するが、これは短い距離空中を移動することができるだけで、衣服や人間の皮膚の中には入り込まない。これに対して、宇宙から火星に降り注ぐ電離放射線は、人間の健康にとって大きな危険であり、宇宙飛行士たちを保護するシステムが現在研究中だ。将来の電力供給システムは、いずれにせよ、より効率的な放射性同位元素、ソーラーセル、燃料電池、核分裂反応を用いた、技術のミックスを利用することができるだろう。

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