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米国の宇宙開発企業スペースXは4月9日5時43分(日本時間)、国際宇宙ステーション(ISS)へ物資を補給する「ドラゴン」補給船を搭載した「ファルコン9」ロケットを打ち上げる。

ドラゴンの中には、ISSへ向けた食料品や生活必需品、実験装置などが搭載されているが、その中で今回最も注目されているのは「BEAM」という、小さな宇宙ステーションのモジュールである。BEAMは風船のように膨らんで、人が暮らす空間を作り出すという、変わった仕組みを採用している。BEAMは、宇宙ホテルの建造を目指す米国の企業「ビゲロウ・エアロスペース」が開発した。ISSに結合して運用し、さまざまなデータを取ることで、宇宙ホテルの実現に向けた知見を得ることを目的としている。

BEAMのような風船型の宇宙ステーションがなぜ必要なのか、はたして風船のような弱々しく思える構造は、宇宙の環境に耐えられるのだろうか。そして私たちがこのホテルに宿泊できる時代は来るのだろうか。

○広くて狭い宇宙

「無限に広がる大宇宙」とはよく言ったもので、猫の額ほどの土地しかない東京とは比べものにならないほど、宇宙は広大である。しかし、空気のない宇宙で人が生活するためには、東京のアパートよりも狭い部屋で暮らさなければならない。

たとえば国際宇宙ステーション(ISS)に結合されている日本のモジュール「きぼう」は、直径約4m、長さ約11mの円筒形ほどの大きさしかなく、さらにその中には実験装置や物置がつめ込まれているため、非常に狭い。JAXA筑波宇宙センターに展示されている実物大模型の中に入ると、その窮屈さがよくわかる[*1]。

ISSや、ソヴィエト連邦が建造した宇宙ステーション「ミール」では、この小さなモジュールをいくつもつなぎ合わせることで大きな宇宙ステーションを実現しているが、部屋数は多くなるものの、各々の部屋自体が大きくなるわけではない。さらに、宇宙飛行士が一人になれる個室はもっと狭く、電話ボックスほどの広さしかない。その中で睡眠をとったり、音楽を聞いたりといった、個人的な時間を過ごすことになる。

なぜ、宇宙ステーションはこれほどにまで狭いのだろうか。そこにはまず、宇宙ではわずかな隙間からでも空気が漏れてしまうことから、宇宙で壁を継ぎ接ぎすることが難しく、あらかじめ部屋として完成した状態、つまり壁や床の面積や間取りが決まった状態で打ち上げなければならないという大前提がある。

また、そうして造られた部屋を宇宙へ打ち上げるためのロケットは、最大でも直径5mほどの太さのものしか積むことができない。こうした理由から現在は、ロケットで打ち上げられる大きさの限界が、そのままステーションの部屋の広さの限界になっているのである。

○膨張式居住棟

宇宙に行きたい人はごまんといるだろうが、何人もの人と狭い空間に閉じ込められ、一日の大半をいっしょに過ごし、プライベートは空間はごくわずかで、その中で何週間、何カ月、あるいは何年も過ごさなければならないとなると、躊躇してしまう人も多いだろう。

実はISSの建造が始まるよりもはるか昔、1960年代にはすでに、米国航空宇宙局(NASA)はこの問題を十分に認識していた。なんとかして現実的な方法で広い空間をもつモジュールを打ち上げることはできないか。そう考えたNASAは、ある画期的な解決策を思いつく。それが膨張式、つまり空気で膨らませるというものだった。

これはちょうど風船やゴムボートと同じようなもので、ロケットで打ち上げる際には空気を抜いて萎ませておき、宇宙で空気を入れて膨らませることで、ロケットの大きさ限界に依らない、広い空間をもつモジュールが実現できる。

NASAは1990年代、実際にこの仕組みを使ったISSのモジュール「トランスハブ」の開発に着手する。その直径は8.2mと「きぼう」の2倍近くもあり、体積は「きぼう」の約54m3から約400m3と、相当に広い。その内部には、キッチンや体力維持のためのフィットネス・ルームなどが設置される予定だった。

風船のように膨らむということは、壁は当然、金属を使う従来型のモジュールとは違い、布のように柔らかい素材が使われている。となると、不安になるのは「宇宙ゴミ(スペース・デブリ)や小さな隕石(マイクロメテオロイド)が衝突したときに破れないか」ということである。他にも強力な放射線や、大きな熱の変化などにも耐えなければならない。

そこでトランスハブの外壁は、航空機や防弾チョッキなどにも使われる強靭な繊維であるケブラーを、何層にも重ねて構成されることになっていた。また内壁には、消防士の防火服などにも使われる、強靭かつ耐火性に優れたノーメックスが使われている。

○ビゲロウ・エアロスペース

トランスハブはその後、予算などの関係でISS計画が見直されたことで開発中止となるが、この技術はビゲロウ・エアロスペースという会社に受け継がれることになった。ビゲロウ・エアロスペースは1999年に、ホテル王として知られるロバート・ビゲロウ氏によって設立された会社で、宇宙ホテルを建造することを目指している。ホテルである以上、快適であることが第一であり、そのためには広い内部を実現できる膨張式のモジュールはうってつけだった。

同社はまず、「ジェネシス」という小型の無人試験機を2機開発し、2006年と2007年にロシアのロケットで打ち上げた。ジェネシスはトランスハブの技術を活かしつつ、外壁にはケブラーよりもさらに強靭な、NASAの火星探査車の着陸用エアバッグなどにも使われるベクトランという素材が使われている。

そして軌道上で実際に膨らませ、耐久性などの試験が行われた。ビゲロウ・エアロスペースによると、必要な耐久性を達成したどころか、「通常の金属製ISSモジュールよりも強い」と主張している。実際、ジェネシスの外壁は一度も破れることはなかった。

こうした経緯を経て、ビゲロウ・エアロスペースは、ジェネシスで得られた技術を活かし、「BEAM」(Bigelow Expandable Activity Module)と名付けられた新しいモジュールを開発。2013年にはNASAと契約し、ISSに設置し、耐久性や居住性が試験されることになった。

BEAMは直径3.2m、全長4mで、居住区の体積は16m3ほどある。あくまで試験機であるため、内部に特別な内装などは施されておらず、また電源や生命維持装置はもっておらず、他のモジュールから供給される。またハッチは基本的に閉じたままの状態にするとされ、宇宙飛行士がいつも入り浸れるわけではないという。

試験期間は約2年が予定されており、試験終了後はISSにから分離され、大気圏に落として処分される予定となっている。この試みが成功すれば、ビゲロウ・エアロスペースにとって宇宙ホテルを実現するために大きな実績を得ることになる。

○宇宙ホテル、惑星間飛行の居住区、惑星上の居住区にも

ビゲロウ・エアロスペースではまた、BEAMより大型の膨張式モジュールや、本格的な宇宙ホテルの開発も進めている。2017年以降に打ち上げが予定されているのが「BA 330」、もしくは「ノーチラス」と呼ばれているもので、生命維持装置や太陽電池、エンジンなどをもち、独立した宇宙船として運用することができる。内部の体積は330m3もあり、最大6人が快適に滞在することができるという。宇宙ホテルのほか、月や火星へ飛行する際の居住区としても使用できるとしている。

そして本格的な宇宙ホテルを目指して開発されているのが、「BA 2100」、あるいは「オリンパス」と呼ばれているものである。体積は2250m3と、文字通り桁違いの広さをもち、最大16人もの収容能力をもつという。もちろんここまで大きくなると、空気を入れていない状態でも相当に巨大となるため、打ち上げにはNASAが開発中の超大型ロケット「スペース・ローンチ・システム」を使う予定だという。

ビゲロウ・エアロスペースはこの他にも、月や火星の地表に建てる居住区や研究所などの建物にも、この膨張式モジュールの技術が使えるとしている。

○実現には安価な宇宙船との二人三脚が必要

ただ、こうした宇宙ホテルの実現には、そこへ行くためのロケットと宇宙船の開発も重要になる。現在、宇宙に行くためには、厳しい試験と訓練を経て宇宙飛行士に選ばれるか、あるいは数十億円の運賃を支払えるほどの大富豪になるかしかない。

最近、低コストなロケットの開発に挑んでいることで話題の「スペースX」は、「ドラゴン2」という宇宙船を開発しているが、そのコストは1人あたり2000万ドル(現在のレートで約22億円)と見積もっている。ドラゴン宇宙船は再使用ができるため、運用が続けられるなかでコストが下がる可能性はあるが、それでも数千万円ほどまでにしか下がらないだろう。

今よりも安全・安価で、誰でも気軽に乗ることができる宇宙船がなければ、私たちが実際に宿泊に行くことは難しい。『2001年宇宙の旅』のワンシーンのように、海外旅行に行くような感覚で宇宙に行ける時代は、まだ当分先のことになるだろう。唯一の希望は、そうした未来が実現することを目指して活動している企業が、現にいくつか存在するということである。

【脚注】
*1: もっとも実際に滞在した宇宙飛行士によると、宇宙では上下の感覚がなくなるため、地上で感じるほどの窮屈さはないという。
【参考】
・NASA - Bigelow Expandable Activity Module
 

・HSF -- TransHab
 
・Bigelow Aerospace - BEAM
 
・Bigelow Aerospace - B330
 

(鳥嶋真也)