月のほこりから月にレンガを作る

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今後数十年で、多くの宇宙機関は月への乗組員の任務を実施し、そこに前哨基地を設立することさえ望んでいます。実際、NASA、欧州宇宙機関(ESA)、ロスコスモス、およびインドと中国の宇宙機関の間では、月の基地と入植地を建設する計画に事欠きません。これらは、月に人間の存在を確立するだけでなく、火星へのミッションと宇宙へのより深いミッションを促進します。

たとえば、ESAは2030年代までに月に「国際的な月の村」を建設することを計画しています。国際宇宙ステーション(ISS)の精神的な継承者として、この村は月環境での科学研究も可能にします。現在、ヨーロッパの研究者たちは、この村の建設方法を計画しています。これには、レンガを作成するための月の粉塵模擬物質を使った実験も含まれます。

簡単に言うと、月の表面全体が、粗いケイ酸塩の微粒子で構成されるダスト(別名、レゴリス)で覆われています。このダストは、ケイ酸塩のマントルを細かく砕いた隕石の衝突によって数十億年の間に形成されました。月面は風化や浸食を受けていないため(大気と液体の水がないため)、荒れた状態のままです。

非常に豊富なため、一部の場所では4〜5メートル(13〜16.5フィート)、古い高地では最大15メートル(49フィート)の深さに到達します。レゴリスは多くの宇宙機関によって建築材料と見なされています。月面集落に最適です。 Aidan Cowleyとして、ESAの科学アドバイザーであり、月の土壌に関しては専門家であることが、最近のESAプレスリリースで説明されています。

「月のレンガはほこりでできています。そこから頑丈なブロックを作成して、宇宙飛行士を過酷な月面環境から保護する道路や発射台、または生息地を構築できます。」

一見無尽蔵に見えるローカルリソースを利用することに加えて、月のレゴリスを使用してこのベースと関連インフラストラクチャを作成するESAの計画は、その場でのリソース利用への取り組みを示しています。基本的に、月、火星、および太陽系の他の場所にある基地は、供給の定期的な出荷に対する地球への依存を減らすために、できるだけ自己完結型である必要があります。

月のレゴリスが建築材料としてどのように機能するかをテストするために、ESAの科学者たちは、地球上のこの場所で収穫された月の粉の模擬物質を使用しています。エイデンが説明したように、地球と月の両方のレゴリスは火山活動の産物であり、基本的にケイ酸塩で構成された玄武岩質の物質です。 「月と地球は共通の地質学的歴史を共有しています」と彼は言った、そして「溶岩流の残骸で月に見られるものと同様の物質を見つけることは難しくありません。」

模擬物質は、約4500万年前に火山活動があったドイツのケルン周辺の地域から収穫されました。ヨーロッパの宇宙飛行士センター(EAC)の研究者は、月の粉塵に適していると判断されたこれらの古代の溶岩流からの火山性粉末を使用して、その粉末(EAC-1)を使用してレンガのプロトタイプを作成し始めました。それは月の村を作成するために使用されます。

宇宙船EACは、乗組員宇宙飛行の課題に取り組むために設計されたESAイニシアチブでもあり、EAC-1と協力して、月の前哨基地の作成と月への将来のミッションに必要な技術と概念を開発しています。彼らのプロジェクトの1つは、月のダスト(酸素の40%を占める)に含まれる酸素を使用して、宇宙飛行士が月に滞在する時間を延長する方法を中心にしています。

しかし、ESAが月の粉塵を建築材料として承認する前に、いくつかのテストを実施する必要があります。これらには、静電環境をシミュレートするために、放射線環境での月のダストの挙動を再現することが含まれます。科学者達は何十年もの間、月と塵が常に太陽と宇宙線に衝突する方法のために帯電していることを知っていました。

これにより、水面から浮き上がり、触れたものに固執します(アポロ11号の宇宙飛行士が月着陸船に戻ったときに気づきました)。 ESAの月面ダストチームのメンバーであるErin Transfieldが指摘したように、科学者は月面ダストの静電特性を完全には理解していないため、建築材料として使用する際に問題が発生する可能性があります。

さらに、放射環境実験ではまだ決定的な結果は出ていません。トランスフィールドは、月面で最初の女性になることを夢見る生物学者として、実際の月のダストを使用してさらに多くの研究が必要であることを示しました。 「これは月に戻るもう一つの理由を私たちに与えます」と彼女は言った。 「放射線環境に曝された表面からの自然なサンプルが必要です。」

ESAの提案された月の村の建設は、月に人間の存在を確立し、深宇宙ミッションを可能にするだけでなく、新しいテクノロジーを活用し、官民セクター間のパートナーシップを築く機会も提供します。たとえば、ESAは建築設計会社Foster + Partnersと協力して月の村の設計を考案し、他の民間企業がそれを構築する他の側面を調査するために採用されました。

現在、ESAは、南極圏に国際的な月の村を建設することを計画しています。そこでは、豊富な氷が発見されています。これを調査するために、ESAは2020年に探査、商業利用および輸送のその場探査ミッション(PROSPECT)ミッションを月に送信します。このミッションは、ロシアのルナ27ミッションの一部として移動します。

ESAとロスコスモスの間の共同作業であるこのミッションでは、月の南極エイトケン盆地にロシア製の着陸船が沈没し、氷床のサンプルを探査するためにPROSPECTプローブが配備されて地表に掘削されます。 ESAの長期計画では、2020年代に始まる、月への一連のミッションも要求しています。これには、人間の探検家が後で着陸するための道を開くロボットワーカーが含まれます。

今後数十年で、世界の主要な宇宙機関の意図は明らかです。月に戻るだけでなく、そこに留まるつもりです!そのために、これを実現するために必要な技術と概念の研究と開発に向けて、かなりのリソースが投入されています。 2030年代までには、宇宙飛行士(さらには民間人)が定期的に月を行き来しているのを見かけるかもしれません。

ESAの厚意により、月のレゴリスを研究するためのEACの取り組みについて、このビデオを必ずチェックしてください。

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