アーティストのバイオナノロボットの概念。画像クレジット：NASA。拡大するにはクリックしてください
宇宙探査の次の「大きな飛躍」を実現することになると、NASAは小さいと考えています。
NASAは全国の研究所で、急成長しているナノテクノロジーの科学を支援しています。基本的な考え方は、原子スケールでの問題の扱い方を学ぶことです。分子サイズの機械、高度な電子機器、「スマート」材料を設計するのに十分に個々の原子と分子を制御できるようにすることです。
先見の明が正しい場合、ナノテクノロジーは、指先で保持できるロボット、自己修復宇宙服、宇宙エレベーター、その他の素晴らしいデバイスにつながる可能性があります。これらの中には、完全に成長するまでに20年以上かかるものもあります。他の人たちは今日、研究室で形を取っています。
単に物を小さくすることには利点があります。たとえば、火星がスピリットとオポチュニティをカブトムシのように小さくでき、カブトムシのように岩や砂利の上を走り回り、鉱物をサンプリングして火星の水の歴史の手掛かりを探すことができると想像してみてください。数百または数千のこれらの小型ロボットが、2つのデスクサイズのローバーを搭載した同じカプセルに入れて送られ、科学者が惑星の表面のはるかに多くを探索できるようになり、化石化した火星の細菌を偶然発見する可能性が高まります。
しかし、ナノテクは単に物事を縮小する以上のものです。科学者が意図的に分子レベルで物質を秩序化して構造化できる場合、驚くべき新しい特性が時々現れます。
優れた例は、ナノテクノロジーの世界の最愛の人、カーボンナノチューブです。カーボンは、グラファイト（鉛筆の芯によく使用される柔らかく黒い素材）として、またダイヤモンドとして自然に発生します。 2つの違いは、炭素原子の配置だけです。科学者が同じ炭素原子を「チキンワイヤー」パターンに配置し、それらを10原子のみの微小管に巻き上げると、結果として生じる「ナノチューブ」は、かなり異常な特性を獲得します。ナノチューブ：
–引張強度は鋼の100倍ですが、重量は1/6しかありません。
–グラファイト繊維の40倍の強度があります。
–銅よりも優れた電気伝導。
–原子の配置に応じて、導体または半導体（コンピューターチップなど）のいずれかになります。
–および熱の優れた導体です。
世界中の現在のナノテクノロジー研究の多くは、これらのナノチューブに焦点を当てています。科学者はそれらを幅広い用途に使用することを提案しました：宇宙エレベーターに必要な高強度、軽量ケーブル;ナノスケールエレクトロニクスの分子ワイヤーとして;マイクロプロセッサに組み込まれ、熱を吸い上げるのを助けます。そして、ほんの数例を挙げると、ナノスケールの機械の小さなロッドとギアとして。
ナノチューブは、NASAエームズセンターフォーナノテクノロジー（CNT）で行われている研究で際立っています。センターは1997年に設立され、現在約50人のフルタイムの研究者を雇用しています。
「私たちは、数年から10年以内に使用可能な製品を生み出すことができるテクノロジーに焦点を当てようとします」とCNTディレクターのMeyya Meyyappanは言います。 「たとえば、私たちはナノ材料が高度な生命維持装置、DNAシーケンサー、超強力なコンピューター、化学薬品用の小さなセンサー、さらには癌用のセンサーにどのように使用できるかを見ています。」
彼らがナノチューブを使用して開発した化学センサーは、来年、海軍のロケットに搭載された宇宙にデモミッションを飛行する予定です。この小さなセンサーは、有毒ガスなどの特定の化学物質を数十億分の2程度しか検出できないため、宇宙探査と国土防衛の両方に役立ちます。 CNTはまた、ナノチューブを使用してパーソナルコンピュータのマイクロプロセッサを冷却する方法も開発しました。これは、CPUがますます強力になるにつれての大きな課題です。この冷却技術は、Nanoconductionと呼ばれるカリフォルニア州サンタクララの新興企業にライセンスされており、Intelも関心を示しているとMeyyappan氏は述べています。
ナノテクノロジーのこれらの短期的な使用が印象的であると思われる場合、長期的な可能性は本当に心を揺さぶるほどです。
ジョージア州アトランタにある、NASAが資金を提供する独立した組織であるNASA Advanced Concepts（NIAC）は、10〜40年かけて実現するラジカル宇宙技術に関する将来を見据えた研究を促進するために設立されました。
たとえば、最近のNIACの助成金の1つは、ナノスケール製造の実現可能性研究に資金を提供しました。つまり、膨大な数の微視的分子機械を使用して、原子ごとに組み立てて目的のオブジェクトを生成します。
そのNIACの助成金は、責任あるナノテクノロジーセンターのクリスフェニックスに授与されました。
彼の112ページのレポートで、フェニックスは、そのような「ナノファクトリー」が、たとえば、原子精度で宇宙船の部品を生産できると説明しました。結果として得られるパーツは非常に強くなり、その形状は理想的な設計の1つの原子の幅内になる可能性があります。超滑らかな表面は、研磨や潤滑を必要とせず、時間の経過に伴う「摩耗」は事実上ありません。宇宙飛行士の命が危機に瀕しているとき、宇宙船部品のそのような高精度と信頼性は最も重要です。
フェニックスは彼のレポートでデスクトップナノファクトリーのいくつかのデザインアイデアをスケッチしましたが、彼はそれを認めます—彼がそれを呼ぶように、彼はそれを大きな予算「Nanhatten Project」とは別に—少なくとも10年、そしておそらくもっと長く離れています。
生物学のヒントを得て、ボストンのノースイースタン大学の計算バイオナノロボティクス研究所のディレクターであるコンスタンチノスマブロディスは、ナノテクノロジーへの代替アプローチを模索しています。
MavroidisのNIACが資金提供した研究の概念は、ゼロから始めるのではなく、すべての生きている細胞に見られる既存の機能的な分子「機械」を採用しています。DNA分子、タンパク質、酵素などです。
何百万年にもわたる進化によって形作られたこれらの生体分子は、すでに分子スケールで物質を操作することに長けています。そのため、植物は空気、水、土を組み合わせてジューシーな赤いイチゴを作り、人の体は最後に変換することができます今日の新しい赤血球への夜のジャガイモディナー。これらの偉業を可能にする原子の再配置は、何百もの特殊な酵素とタンパク質によって実行され、DNAはそれらを作成するためのコードを格納します。
これらの「既製」の分子機械を利用すること、またはそれらを新しい設計の出発点として使用することは、「バイオナノテク」と呼ばれるナノテクノロジーへの一般的なアプローチです。
「なぜ車輪を再発明するのですか？」マヴロイディスは言う。 「自然は私たちに生物の内部にこのすべての素晴らしい、高度に洗練されたナノテクノロジーを与えてくれたので、それを使用して、そしてそこから何かを学ぼうとしませんか？」
Mavroidisが彼の研究で提案しているバイオナノテクノロジーの特定の使用法は、非常に未来的なものです。 1つのアイデアは、いくつかの異星人の惑星の環境を非常に詳細にマッピングする方法として、バイオナノテクノロジーセンサーが詰められた毛細管の一種の「クモの巣」をドレープで覆うことを含みます。彼が提案するもう1つの概念は、宇宙飛行士が宇宙服の下に着用する「第2の皮膚」であり、バイオナノテクノロジーを使用してスーツを透過する放射線を感知して応答し、切り傷や穴をすばやく密閉します。
未来的な？もちろん。可能？多分。マヴロイディスは、そのような技術はおそらく数十年先にあり、これまでのところこれまでの技術はおそらく私たちが現在想像しているものとは大きく異なるであろうことを認めています。それでも、ナノテクノロジーが将来何年に渡って可能になるかについて今考え始めることが重要であると彼は信じています。
生命そのものがナノテクの究極の例であることを考えると、その可能性は確かに刺激的です。
元のソース：NASAニュースリリース
