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『宇宙兄弟』と『プラネテス』と初期の『MOONLIGHT MILE』、もっかい読み直さなきゃ。

満月を見ると団子が食べたくなったり、吠えたくなったり、かぐや姫のことを思って涙したくなった方は手を挙げてください。

ひい。ふう。みい…ですよねですよね。多くの人々がロマンを感じている月。きれいだなー、と見上げていたくなりますよね。想いを馳せたくなりますよね。

では、かの地がどのような空間なのかをイメージしたことが「ない」という方は挙手をお願いします。

ひい。ふう。みい…むむむ、意外といるみたい。いけませんねいけませんね。月の裏側まで見てきた月探査衛星「かぐや」を誇る日本人ならば、月に関する知識は身につけるべきだと思うのですよ、ギズモードとしては。


実はとても過酷な月の環境。それに挑むミッション



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Image: au × HAKUTO MOON CHALLENGE


折しも今年はGoogleスポンサードのもとXPRIZE財団によって運営される世界初の月面探査レース「Google Lunar XPRIZE」がいよいよ大詰めを迎え、ロケット打ち上げ期限となる年ですし。

世界各国から集まった34チームの中から生き残ったファイナリスト5チームには日本チーム「HAKUTO」もいますし!

「Google Lunar XPRIZE」をご存じない方のために簡単に解説しますと、このレースは次の3つのミッション(ゴール)を競うものです。

(1)純民間開発ロボット探査機を2017年12月31日までに打ち上げて月面に着陸させること。
(2)着陸地点から500メートル以上移動すること。
(3)高解像度の動画や静止画データを地球に送信すること。

このメインミッションを一番早く達成したチームへ送られる賞金は2000万ドル(およそ22億4000万円)と超ビッグ!

ほかにも…

・歴代「アポロ」の痕跡をとらえた「Mooncast」(8分の高解像度映像や、ロボット探査機の一部が写り込んだアポロ着陸地点の写真などのデータ)を地球に送信できたチームに400万ドル。
・月面上でロボット探査機を5キロ移動させたチームに200万ドル
・月面での夜を乗り越えたチームに200万ドル。
・月面上に水が存在するということについて、審査団が十分に納得するような、確たる証拠を科学的に見いだした場合は400万ドル。
…がボーナスとしてプレゼントされるなどのゴージャスっぷり。

いえ、賞金を差し置いたとしても、素晴らしく意義あるプロジェクトです。「Google Lunar XPRIZE」の結果が宇宙開発を進化させることは間違いないでしょうし、このアクションを民間が行っているというところにドキドキしてきます。

ただ、簡単なミッションではないですよね。世界各国から34のチームが手を挙げたにもかかわらず、開発プロジェクトが難航して棄権したり、他のチームと合流したりと、結果としてわずか5チームしか生き残ることができなかった状況から考えても、その過酷さが想像できます。

しかし、冒頭の話ではないですが、月という場所がどのような状態にあるのか詳しく知っている人は限られるのではないでしょうか。

各チームが、どんな活躍を見せるのか。ディープに盛り上がるためにも月の実態を学ぶべき…そう考えたギズモードは、日本の宇宙開発と宇宙科学の総本山といえる「JAXA」の門をたたいてみました!

おじゃましたのは神奈川県相模原市の「JAXA 宇宙科学研究所」。


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Photo: 八島崇


敷地内にM-3SIIロケットが置かれていたりして気分がアガりますよここは! 各地の「JAXA」でも施設見学を受け付けてくれるようです。


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Photo: 八島崇


と、盛り上がっているだけではダメでした。失敬。今日は月のことを学びにきたのですから。早速ですが「JAXA 宇宙科学研究所」で月惑星科学研究・月惑星探査プロジェクトに携わっている春山純一先生に、月のことを教えてもらいましょう。

Kindle Unlimitedでも読める著作『月の縦孔・地下空洞とは何か』にもあるように、春山先生は月周回衛星「かぐや」(SELENE)のカメラ主責任研究者を務めていました。その活動の中で、2009年には月面に径・深さが数10〜100メートルにおよぶ巨大な縦孔を発見。これは理学の観点から縦孔の底には地下空洞がある可能性を示唆しているそうです。

そんな月のエキスパートである春山先生! 月ってどのくらい過酷なのですか!?


月の過酷な事情[1]大気がないことによる温度問題


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まず先生が語り始めたのは「月には大気がない」ということ。そんなの当たり前と思ってしまいそうなところですが、地球に暮らしていると、そんな月のような大気がないっていう環境がどのくらい過酷なものか想像できないものです。

春山先生「月は、熱くなりやすいし、冷たくなりやすいところなんです。大気がないため、太陽の光が当たっているところは急に温度が上がるんです。一番熱くなる赤道域だと120℃くらいになります。逆に、日陰になるとマイナス150〜170℃まで下がってしまいます」

着陸機や探査ローバーあるいは基地を作るにしても、この温度差に耐えるには相当いろいろと考えなければならないでしょうね。ましてや人間が活動するとなると容易なことではない…

春山先生「そうですね。そこで『かぐや』は温度が安定する地下空洞の存在を示す証拠を探していたわけです。太陽光が直接当たる月面と異なり、月の地下には、基本的に日中の太陽光による大量の熱エネルギーはほとんど到達しないし、その地下からは逆に夜になっても熱がほとんど逃げない。だから、地下空洞の中の温度は非常に安定しているはず。月面基地、月面都市などを作るのに向いているんです」


月の過酷な事情[2]隕石が作り出す起伏とレゴリスの存在


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大気がないということは月の表面にも大きな影響を与えます。地球の場合、超高速で飛来した隕石は、大気中を通過するときに発生する熱で、地表に到達するまでに溶けてなくなってしまうことが多いです。しかし、月では、隕石をダイレクトキャッチしなければなりません。最近こそその数は大きく減りましたが、かつては隕石が多数降り注いだ時代があり、月面に無数のクレーターができました。このクレーターがクセモノ。

春山先生「クレーターが多いところは、大小さまざまな起伏が全体に多いところです。日の当たり方によっては、そうした地形の起伏による影がたくさんできたり、あるいは時間と共に地面を覆う影の様子がどんどん変わっていくことになります。こうした影になっているところは見えない、見えにくい、ということになりますよね。影が多いということは、あるいはどんどん影の状況が変わるということは、宇宙船が着陸する際の難易度を相当に高めると思います」

そうかぁ、着陸する場所はクレーターをよけて平らならOKというわけでなく、日の当たり方も考慮しなければならないのですね。

さらに、隕石が衝突した際に弾け飛んだ岩は砕けて砂(レゴリスともいう)となります。これが普通の砂かと思いきや…

春山先生「水にさらされて角がとれている地球の海辺の砂浜の砂などと違って、トゲトゲしい砂です。壊されてできたものですから角張っているんです。非常に細かく、静電気を帯びやすく、車やロボットといった機械に入り込むと取れにくい。ギアやアームなどのパーツに絡んでしまって、故障の原因となります」

探査機なども、その環境に合わせたタフな仕様が求められるわけですね。


月の過酷な事情[3]被曝しやすい放射線環境


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大気がないことでの影響はまだあります。地球の表面には、地球を取り巻く大気と磁場によって、宇宙からくる宇宙線や太陽から噴き出してくる水素イオン(太陽風)といった放射線がほとんど届きませんが、月面は、そうした放射線が常に降り続けています。しかし、大気や磁場のない月の表面では、人類は放射線にさらされているのです。月面に滞在するということは、こうした放射線に立ち向かい続けなければならない、ということなのです。

春山先生「例えば、太陽が爆発(太陽フレア)を起こしたときに大量の放射線が宇宙空間にまき散らされます。1989年に起こった太陽フレアでは、1回のフレアで地球近くに、4.2シーベルト以上もの放射線をもたらした、と言われます。生身の人間にとっては致死量です。太陽の研究をしている先生いわく、最近、爆発を少しずつ予測できるようになり始めたそうなんですが、しかしそれはまだ、数カ月前とか数日前とかのレベルではなく、ほとんど直前くらいのようです。太陽フレアが起きることが予測できても退避するのに十分な時間がとれないかもしれない、というのが現状です」

うぅむ、人間が月で活動するとしたら放射線の影響を受けにくい環境を確保することが必須になりますね。それだけに無人探査機やロボットの活躍は欠かせません。


月の過酷な事情[4]電離層がないため通信がしにくい


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ここで、月の通信環境ってどうなんだろう?という素朴な疑問が。なんとなく地球のようにはいかないイメージがありますが…

春山先生「そうですね。地球には大気の上に電離層があり、そこに電波を反射させることで通信できます。今は人工衛星を使った通信もありますが、その技術がなかったときは電離層を使った通信が一般的でした。月には電離層がありませんから、それを使った通信はできません。もし月の裏と表で通信しようとしたら電波を中継する人工衛星が必要になりますね」

人工衛星がなければ月の裏表はもちろん、おそらくクレーターの山を越える地点間の通信も難しいでしょう。

通信環境として恵まれているとは言えない月ですが、ここでの活動のために「HAKUTO」の探査機「SORATO」には、KDDIのサポートによって高速通信が可能な2.4GHz帯の通信システムが搭載され、通信技術のノウハウが提供されています。


月の過酷な事情[5]ごく少量しかないと言われている水


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続いて「人類が月で生きていくとしたら」という視点で考えた場合、月はどのくらい過酷なのかを聞いてみました。例えば、人が生きていくのに必要不可欠な水はあるのでしょうか。

春山先生「月面に水があるのは既に分かっていて、火山性起源の岩などに含まれているという研究成果が最近発表されています。しかし、その量は微量で、高い値でも0.04%程度のようです。飲み水や燃料にできるとは今のところ、考えにくいです。しかし、地下の溶岩の中には水がもっと濃集して含まれているかもしれません。科学的には、微量といっても、こうした水こそ、月の進化を調べる上ではとても重要なのですが」

極に水があるというのはどうでしょうか?

春山先生「はい、冷たい月の極に水があるのではないか、というのは50年もの昔、アポロ計画のころから言われ始めています。月の自転軸は、太陽の光がやってくる方向に対してほぼ垂直に立っています(地球は23.4度傾いています)。そのため、月の北極・南極地域では、クレーターのようなくぼみの中には、常に太陽の光が当たらない、永久影と呼ばれる場所が存在することになります。この永久影は非常に冷たいので水が溜まっているのではないか、と考えられたのです。

月にはかつて隕石が降り注いでいましたが、その隕石の中には微量ですが水が含まれています。水の塊である彗星も太古には月面に多少なりとも降ってきていたでしょう。これら隕石や彗星が月に衝突して水を供給したはずです。これらの水のほとんどは蒸発し、その後、太陽からの紫外線によって、水素イオンと水酸イオンという電気を帯びた状態になります。これらは、月から宇宙空間に逃げていく可能性が高いです。ただし、わずかなりとも水分子でいるものもあるかもしれません。

さらに、先ほど話しが出たように太陽からは、水素イオンが太陽風として噴き出していますが、それら水素イオンは月面にある酸化鉄の酸素とまず1つ結合しOH(水酸)基に、そしてさらにはもう1つ水素がくっついてH2O(水分子)になるものもあると言われています。これら隕石や彗星起源の水分子、さらに太陽風起源の水分子は、月面の熱をもらうことで速度を得て、宇宙空間へ逃げようとします。しかしそのほとんどは月重力で月面に引き戻されます。そしてまた宇宙空間へと逃げていこうとする。しかし月面に戻ってきてしまう…このように、水分子は月面上で跳躍し、場所を変えて移動していくかっこうになります。

そして、移動を続けるうちに、いずれ、月の冷たい極域のクレーターの中、すなわち永久影の中に入り込むことでしょう。この冷たい永久影では、水分子はどうなるか? 熱エネルギーがほとんど得られない状態になりますね。つまり永久影に“捕らわれる”ことになっている…こういうストーリーでもって、大量の水氷が月の極の永久影にあるのではないか、そんな仮説が1960年代のアポロ計画のころからありました」

では、水はあるのでしょうか? あったのでしょうか?

春山先生「結論からいうと、不思議なことに、期待したほどはなさそうなのです。最近の月探査のデータからは、永久影に水が濃集しているにしても、せいぜい質量比で0.5%程度というのが信頼できる値のひとつ、そして、むしろそれらは水ではなく相当量の水素であると考える研究者も多いです。いずれにしても、大変微量といえるでしょう。それも、平均温度約40K(-230℃)の超極低温の永久影のところに、です」

「Google Lunar XPRIZE」の褒賞では「月面上に水が存在するということについて、審査団が十分に納得するような、確たる証拠を科学的に見いだした場合は400万ドル」というのがあります。月の極にじゃぶじゃぶに水あるというのは幻想のようですが、しかし一方で、どうやら、月面に水は、極微量ながら、あることはありそう、とのこと。つまり、重要なのは水の「量」ということですね。


月の過酷な事情[6]資源として扱える鉱物が乏しい


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水と同じく「人類が月で生きていくとしたら」という視点で考えた場合、資源の存在も気になります。

春山先生「月には、金も鉄もチタンもあることはあるのですが、濃集していないんですね」

もし集めるとなると、鉱物を収集して製錬する技術を開発しなければなりません。でも、この方法はコスト面で難しいのではないか、とのこと。

春山先生「あと、酸化鉄、酸化チタンのように、酸化していることが多いんです。酸素をとり除かないと金属資源として取り出せないので、技術の開発も必要になります。そういう難しさもあるかもしれませんね」

このあたりの技術開発も将来、期待されるところであります。あるいは、日本が重要視している資源のリサイクル技術が生かせるかもしれませんね。


月の過酷な事情[7]日照サイクルの問題


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人類が月で生きていくとしたら、昼と夜のサイクルも重要な問題。月の日照サイクルってあまり考えたことないですよね? 実はこれがとても長いのです。

春山先生「満月の周期はおよそ30日ですよね。同じ場所にいたとして、2週間ずっと太陽の光に照らされ続け、次の2週間は長い夜になるのです。つまり、とても熱い状態が2週間続き、とても冷たい状態が2週間続くことになります」

なるほど「夜を乗り越えただけで200万ドル」もらえるわけだ…。

春山先生「また、人類が生きていく上ではエネルギーが必要になります。月面の場合は太陽光発電が主となりますが、太陽が陰ってしまうと発電ができないんですね」

んんん! 人類が月で生きていくには、高いハードルがいくつもありますね。


だからこそ価値があるau × HAKUTO MOON CHALLENGE


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Photo: 八島崇


「人間の可能性はすごい」という春山先生。

人間が月面に降り立ってからおよそ50年。先述したように、2009年には「かぐや」が基地に適した地下空洞の可能性を発見するなど、人間の月に対するチャレンジは続いています。このまま進歩が続けば、いつか月に移住できる日がくるのかもしれません。

だからこそ、「Google Lunar XPRIZE」にチャレンジする「au × HAKUTO MOON CHALLENGE」のようなプロジェクトは重要だといいます。

春山先生「月は過酷です。しかし、だからこそ、チャレンジするべきところだと思います。それが人類というものだと思うのです。このようなチャレンジこそが、経験と新たな知識を私たちにもたらし、技術やシステムの革新を生み、やがて人類が月という新しい世界へと本格的に活動の場を拡げていくことにつながっていくことになると思うのです。これら技術やシステムの活用の場は月だけに限らない。より通信時間のかかる火星などの調査や開拓においても、新しく、そして高度な技術、システムは、大いに役立つでしょうね」

月を目指すのにはいろいろな技術が必要だと思いますが、春山先生はその中でも重要な技術は何だとお考えなのでしょうか。

春山先生「日本はまだ、月に着陸していませんから、まずは着陸技術です。それを今、JAXAはいろいろと研究しています。2020年ごろには、小型の着陸機で、月面着陸実証実験に挑戦する予定です。そして次に重要な技術としては、例えば、通信技術だと思います。着陸船と、そこから繰り出されるローバー、あるいはロボット、そしてさらには人間。これらの間でミスなく、できるだけ遅滞なく、そしてより多くの、情報が通信できるような技術が必要かと思います」

なるほど。「Google Lunar XPRIZE」のメインミッションを見てみても、やはりそのあたりが重要視されているのが分かります。

(1)純民間開発ロボット探査機を2017年12月31日までに打ち上げて月面に着陸させること。

精緻な計画と着実な実行力が問われる項目です。着陸前に現地の状況を地球に送る、高度な通信技術も必要になるでしょう。

(2)着陸地点から500メートル以上移動すること。

直線距離ではありますが、ゴールが500メートル先というのは近いような気がしますよね。裏を返せばそれだけ月面のリモートコントロール走行は難易度が高いということでしょう。「HAKUTO」の探査機「SORATO」は2.4GHzの通信システム、360°カメラ、柔らかい砂地を走れるホイールなどを駆使してゴールを目指します。

(3)高解像度の動画や静止画データを地球に送信すること。

8分程度の高精細映像(720p以上)、低解像度のリアルタイム映像、探査機やペイロードが映ったミッション達成地点からの360度のパノラマ写真、そしてXPRIZE財団から提供された映像と音声メッセージ、eメールとテキストメッセージからなるデータ一式を地球に送信する必要があります。さらに100KBのデータを探査機へ送信し、そのデータを探査機から地球に再送信するミッションも入っています。

すべてのミッションにおいて月から地球へ、地球から月へとデータを効率良く双方向に送る技術が欠かせないのです。


通信技術で「HAKUTO」をサポートするKDDI


より遠くに情報を送る。より遠くからの情報を受け取る。その技術開発とイノベーションを起こし続けてきたKDDI。彼らはチーム「HAKUTO」に資金だけではなく、月から地球へ、地球から月へとデータを効率良く双方向に送る技術を提供するそうです。

衛星軌道を回る月探査機と地球の基地局間は、ブロードバンド級の通信速度を達成しています。もしも月面上に基地を作り、大きなパラボラアンテナを設置できるなら、月面上との通信速度の高速化も期待できるでしょうね。

しかし今回のチャレンジで必要とされるのは、月面上を走り回る小型軽量なロボット探査機「SORATO」と地球との通信システムです。起伏の大きな地形に、走ることで巻き起こるレゴリスによって、通信環境は大幅に悪化するかもしれませんし、通信が途切れてしまってロボット探査機が行方不明となってしまうことだって考えられます。

そこでKDDIは高度なモバイル通信技術を月面で応用するために、あらゆる角度からの検証を続けています。

ロボット探査機を打ち出す前の地球上においても、チームをサポートするメンバーの研究開発が加速中。具体的にどのような技術を構築しようとしているのかは、ライバルチームにバレたら大変ゆえにまだナイショ。でもKDDIのチャレンジが「SORATO」をいち早くゴールへと導き、「HAKUTO」の勝利を呼んでくれるはず!


過酷な環境に挑戦する彼らのロマンを応援しましょう


もう一度、伝えさせてください。今年はGoogleがスポンサードする「Google Lunar XPRIZE」がいよいよ大詰めを迎え、ロケット打ち上げ期限となる年です。月面チャレンジまでたどり着いたファイナリストはたったの5チーム。そのうちの1つ、日本チーム「HAKUTO」の挑戦を一緒に応援しませんか。通信が世界を進化させていく瞬間に、立ち会いませんか!


Imgae: Shutterstock
Photo: 八島崇
Source: au × HAKUTO MOON CHALLENGE

(武者良太)