月は何人の人間をサポートできますか？

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それは3000年です。人間は地球のすべての天然資源を使い果たしており、宇宙開発競争になり、月にコロニーを確立しました。広大な密閉されたドームがその表面全体に集まり、数十万人が住む都市を収容しています。この冷たい灰色の岩は、どういうわけか人類の新しい家になりました。

もちろん、これは純粋なSFです。しかし、地球外の人間のコロニーがなければ未来のビジョンは完成しません。月は私たちの惑星に最も近い天体なので、未来の家として想像するのが最も簡単です。

しかし、このビジョンは現実と一致していますか？いつか月は暑いものになるでしょうか。もしそうであれば、その不愉快な風景を現実的に何人の人々がサポートできるでしょうか。

その質問に簡単に答える1つの方法は、月の領域を考慮することです。月の表面積は地球全体の陸地面積の約15.9％です（海に覆われた地球の面積を除く）。技術的には、このエリアを地球で最も人口の多い都市の密度で詰め込んだ場合、月の表面に何兆ものデータを収めることができます。

しかし、月面に何人の人々が収まることができるかは、世界が持続的にサポートできる何人の人々とは非常に異なる問題です. その点で、月は間違いなく地球の貧しいいとこです。

「それはかなり不毛な場所です」と、アリゾナの惑星科学研究所の上級科学者であり、マサチューセッツ州のマウントホリヨークカレッジの天文学の教授であるダービーダイアーは言いました。「すべての種はその生態学的ニッチを拡大しようとしています。しかし、月である新しい「ニッチ」は人間にとって非常に親切ではありません」とダイアルはライブサイエンスに語った。

呼吸する空気

地球とは異なり、水は月面で自由に雨が降り、私たちが飲むことができる体に集まるわけではありません。重要なのは、月にも通気性のある空気が欠けていることです。地球の自然衛星にも、農業分野を便利にサポートできる既存の生態系はありません。月はまた、太陽の嵐、電磁放射を送出する太陽の表面からの噴火に対して脆弱であり、月は-磁場の保護なしに-偏向することができません。また、極端な温度の極値があり、暗闇と光が長く交互に現れる期間もあるとダイアー氏は語った。

これらすべてが月での生活を不可能に思わせるかもしれません。しかし驚くべきことに、そうではありません。実際、人間の存在に不可欠な要素-空気、水、食物、避難所-は、理論的には、月で期待するほど達成不可能ではありません。

空気を取りなさい。月面で数百人の人口をサポートするには、月面に空気を輸送し、人間が住む密閉構造に空気を送り込むことから始める必要があります。それは持続可能ではないように見えますが、短期的には、実際にはかなり費用対効果が高いでしょう、と欧州宇宙機関の月のプロジェクトマネージャーであるMarkus Landgrafは言いました。「人々は空気をあまり使わず、長い間、月に空気を作る必要はない。それを取り入れることができる」と彼は言った。「そのための交通費はまだ管理可能です。」

しかし、その人口が数万人に増えた場合、月に酸素を合成する必要があり、費用のかかるプロセスになります。しかし、ランドグラフは、今後数十年の宇宙探査の成長がプロセスをより経済的にすることができると言いました。

これは、宇宙船の推進には酸素が必要なためです。需要が高まった場合、「月に酸素を発生させるのに、水や空気を飲むよりもロケット推進剤を使う方が経済的です」とランドグラフは語った。それは生産コストを下げ、月の住人のために空気を生産することをより安くします。

水、どこでも水

水はどうですか？数十年前まで、研究者たちは月が完全に乾燥していると信じていました。しかし今、彼らは月面に驚くほどの量の液体が広がっていることを知っています。

「月が形成されたときから水が残っていると思う。基本的に汚れた雪だるまである彗星は、周期的に月の表面に影響を与えることを知っている」とダイアー氏は語った。「彗星が地表に衝突した場所には、まだ氷の貯留層があることを示唆する良い証拠があります。」

彼女は、別の水源は、宇宙を横切って轟音を立てる太陽風から来ると言いました。陽子が帯電すると、これらは月の電子と衝突し、水素を形成します。

これらすべてがまともな月の水になり、かなりの数の人口をサポートするのに十分かもしれません。また、国際宇宙ステーションでは、宇宙飛行士のシャワー水、尿、汗から飲料水を再利用する技術をすでに開発しています。これは彼らの呼吸からの湿気を使うことさえできます。月に、その技術は住民に閉ループの水源を作ることができました。

1995年の芸術家の月のコロニーの概念では、月の採鉱施設は、広大な溶岩平原である月の海のセレニタス山脈の豊富な火山性土壌から酸素を収穫します。（画像クレジット：NASA / SAIC / Pat Rawlings）

しかし、リサイクルしたとしても、それらの貯水量は無限ではありません。何度も何度も水をリサイクルすると損失が生じるため、予備を時々補充する必要があります。さらに、月の岩を砕き、深いクレーターから氷を掘り起こすことによって月の水を抽出するには、莫大な費用のかかるエネルギーが必要になるとダイアー氏は指摘しました。

「私の個人的な感情は、月の植民地化が私たちがそこに水素を持ってくることに依存するだろうということです」と彼女は言った。輸送にもコストがかかる、とランドグラフは言った。

現在、月面にどれだけの水があるかを知らなければ、それが何人の人々を支えられるかを見積もることも困難です。しかし、私たちは少なくとも比較的持続可能な水源を提供することで十分である可能性があることを少なくとも知っています。いずれにせよ、ランドグラフは、月の開拓者は少なくとも最初の5〜10年間は月の水資源を利用する必要がないと推定しました。水をそこに輸送し、月を自分たちの家と呼ぶ可能性が最も高い十数人の人間のためにリサイクルするのに十分安価です。

ランドグラフは、月面農業については、「ほとんど生態系のような閉じたドーム」で地球の成長状況を模倣できると述べた。日光の長い発作と再利用された水でシャワーを浴びて育った月の農業は、数千匹を養うために実現可能に拡大することができました。宇宙での作物の栽培がうまくいくことを示唆する研究はすでにたくさんあります。

フライ・ミー・トゥー・ザ・ムーン

実際にこれをどのように行うかについては、まだ不明な点がいくつかあります。しかし理論的には、天然資源は月に数万、さらには数百万の人々をサポートすることができます。それでは、なぜ地球上をじっと見つめて、すでに何百人も私たちがいないのですか？

ランドグラフは、月の植民地化に対する最大の制約は必ずしも天然資源の制限ではないため、人々を宇宙船で輸送するための莫大なコストがかかると語った。それをより経済的に行うには、宇宙エレベーターの発明のような大胆な技術の飛躍が必要になります。もしそれがあったら、「月の上の何万人もの人たちについて話している」とランドグラフは言った。「つまり、実際、水はここでの制約ではありません。それは輸送です。」

もう1つ注意点があります。これは、私たちが現実に急激に戻る場所です。今のところ、月の植民地化は実際には目標ではありません。確かに、地上での黙示録が起こった場合、月を一種のノアの箱舟と見ることができました。しかし現在、国際宇宙機関は月を災害の前哨基地としてではなく、研究ハブとして、そして私たちの太陽系の他の部分を探索するための潜在的な拠点として見ています。

そのアプローチで、ラングラフは人間の居住についての手がかりのために南極大陸を見ることができると言いました。おそらく地球上で最も月に似た生息地である南極には、氷点下の乾燥した環境と戦って研究を行う1千人から4千人の季節変動する研究者が住んでいます。現在、研究により月の居住計画が推進されているため、今後数十年で月に実際に何人が住んでいる可能性があるかがわかります。

Dyar氏によると、この人口でさえ徐々に減り、時間の経過とともに安価で効率的なロボットに置き換えられるでしょう。「技術が良くなるにつれて、科学研究を行うために人間を派遣する必要がある理由はほとんどありません」と彼女は言った。

しかし、それは月の市民権の夢が終わったことを意味しません。もう1つの要因があります。それは、人類が探求しようとする根強い動機です。それは将来の世代に数百万の月を植民地化することを強いるか、宇宙への他の探検のための発射台としてそれを使用するかもしれません。

「人間は、たとえ必要がなくても常に探究している数少ない種の1つです」とランドグラフは言った。「この戦略で大成功を収めた。それを変えることは理にかなっているだろうか。私はそうは思わない。」