宇宙都市は実現できるのか？

2022年9月12日、ブルーオリジンのニューシェパードロケットは打ち上げ直後に故障した。打ち上げからわずか1分後、ロケットのブースターエンジンが突然予期せず火災を起こし、宇宙船（無人）は直ちにエンジン緊急脱出システムを作動させ、問題のあるロケットから客室を脱出させたと報じられている。その後、宇宙船はパラシュートの牽引力で安全に着陸した。これはブルーオリジンがサービスを一般向けに開始して以来初の大事故であり、連邦航空局は事故に関連するシステム、プロセス、手順が公共の安全に影響を与えるかどうかを判断するために、同社のその後の打ち上げ計画を直ちに停止した。

2022年9月12日、ブルーオリジンのニューシェパードロケットが打ち上げ直後に事故に遭った。

このロケット打ち上げの失敗はブルーオリジンにとって間違いなく挫折だったが、この事件はメディア報道を通じてジェフ・ベゾスがブルーオリジンを設立した時のビジョン、つまり「オニール・シリンダー」宇宙都市こそが人類の将来の目的地であるべきだというビジョンを広く知らしめた。

宇宙の「回転都市」

ジェラルド・オニールは有名なアメリカの物理学者であり、プリンストン大学の教授であり、宇宙愛好家です。オニール氏は、人類は最終的には宇宙で暮らすようになると信じている。まず、工業生産活動をそこに集中させることで、環境汚染を減らし、地球資源の枯渇を防ぐことができます。第二に、地球上の人口増加にとって、宇宙は切望されている居住空間を提供することができます。最終的には、地上政府の制約から解放されたまったく新しい社会システムを宇宙に確立することができ、古代のユートピアの夢が実現することになります。

宇宙都市構想の先駆者ジェラルド・オニール

大学で物理学を教えていたとき、オニール氏は学生たちに、宇宙での生活と生存が完全に可能であることを証明するために巨大な宇宙構造物を設計するという課題を与えたことがある。その後、オニールは学生たちが提案した理論を円筒形の宇宙集合体という概念にまとめ、この設計の詳細と機能は 1974 年に雑誌「Physics Today」に掲載されました。この巨大な宇宙構造物は「オニール シリンダー」とも呼ばれました。 1976 年、オニールは『The High Frontier: Human Colonization in Space』の中で「オニール シリンダー」コンセプトを正式に提案しました。彼は、そのような宇宙都市を建設することは当時の人類の技術的能力の範囲内であったと指摘した。彼は、月面上の最初の製造基地（月面の豊富な資源と低い重力、つまり打ち上げコストの低さのため）は数年以内に建設できると信じており、最初の宇宙都市は21世紀初頭に完成すると予想されている。

「オニールシリンダー」のコンセプト図

具体的には、「オニール シリンダー」システムは、ベアリング上で反対方向に回転する 2 つのシリンダーで構成され、ジャイロ効果を低減します。各シリンダーの長さは30キロメートル、直径は7.5キロメートルです。山、湖、森林、公園などの自然景観と都市（これらの円筒は非常に大きいため、内部に雲や独自の気象システムが形成されると考えられています）が含まれており、約 1,000 万人を収容できます。シリンダー内のガス比率は地球と同等ですが、圧力は地球の海面気圧の半分程度なので、人間の呼吸に大きな影響を与えることはありません。動作に必要なエネルギーを供給するために、円筒の一端にソーラーパネルが配置されています。システムの軸は太陽を指しており、受信パネルの表面が常に太陽光に面するようにします。受電パネルの配置やガス比率を変更することで、宇宙都市で受信する太陽エネルギーの量を制御し、平均気温を調整して季節の変化をシミュレートすることができます。

「オニールシリンダー」の内部構造

3 つのアルミニウム製ミラーがシリンダーの外側に配置され、シリンダーとともに回転することが想定されています。円筒面には軸に沿って3つの大きな窓が開けられ、鏡で反射した太陽光が窓ガラスを通して円筒内に差し込みます。各窓は円筒内の居住エリアに面しており、円筒全体には 3 つの大きな透明な壁で区切られた 3 つの居住エリアが含まれています。窓に設置された一連の開閉装置を使用することで、太陽光をシリンダー内に直接照射して昼間を再現したり、夜のような雰囲気を演出したりすることができます。この模擬「夜」により、シリンダー内の多数の生物によって生成された熱がシリンダーの外に放射され、「温室効果」によって真空シリンダーが巨大な炉に変わるのを防ぐこともできます。

人間がより快適に内部で生活できるよう、円筒が回転することで内部に安定した人工重力場を作り出す。シリンダーの寸法と加速度方程式に基づいて、適切な重力をシミュレートするにはシリンダーを 1 時間あたり約 28 回回転させる必要があると計算できます。円筒の中心軸はほぼ無重力環境であるため、このエリアには産業処理施設や宇宙港が設置され、また、人々が無重力環境を体験できるように、その他の娯楽施設も建設される予定です。

コストを節約するため、「オニール・シリンダー」は地球上ではなく宇宙空間に直接建設され、隕石などの天体からの材料を使用して建設される予定だ。完成後は、地球や月の重力に引っ張られないように、月軌道の5番目のラグランジュ点に配置されます。

さらに、オニールはより小さな宇宙都市「スタンフォード サークル」も設計しました。 「スタンフォード トーラス」は本質的には湾曲した中空のチューブであり、その容積は「オニール シリンダー」のわずか 1/60 です。 1分間に1回回転することで地球の重力をシミュレートします。同時に、リング上部の適切な場所に多数の鏡を設置し、太陽光を反射して宇宙線の一部を遮断します。 「スタンフォード・ドーナツ」はそれほど大きくなく、最大で1万人程度しか収容できないため、移民や居住が主な目的ではない。その大きな役割は、深宇宙探査に対する人類のニーズを満たす科学研究の最前線拠点として機能することです。

スタンフォードサークルの外観

スタンフォードサークルの内部

2つの宇宙都市構想の衝突

「オニール・シリンダー」は、その経済的な非実用性から主流の航空宇宙産業からは徐々に忘れ去られ、いまだにSFの分野（『機動戦士ガンダム』など）に限定されているが、ベゾス氏を含む一部の人々には今でも大きな影響を与えている。彼によれば、ブルーオリジンを創設したのは、世界のエリートたちが宇宙で数分を過ごすためでも、目的もなく大金を儲けるためでもないという。 2019年5月9日の関連イベントで、ベゾス氏は、広大な宇宙を見上げるとき、人類社会が常に惑星上で暮らすと信じるような「惑星愛国主義」に固執すべきではないと述べた。

周知のとおり、スペース・エクスプロレーション・テクノロジーズ社の創設者であるイーロン・マスク氏は、火星の植民地化に常に興味を抱いてきました。マスク氏は、火星には水、二酸化炭素、十分な光があり、重力と自転速度は地球に近く、地球からの距離はわずか数か月だと考えている。人間の居住に適した条件が数多くあります。閉鎖されたドームを基礎として開始し、徐々に火星の包括的な「地球化」を実現し、基本的に地球と同じ状態にすることができます。しかしベゾスはこれに反対する。火星の重力は地球の３分の１に過ぎず、放射線を防ぎ生態系を維持するための大気も存在しないと指摘した。環境は厳しく、人口移動のコストは高く、往復の時間も長すぎます。現在の技術では、それは基本的に「永久に失われる」ことになります。それに比べると、「オニール・シリンダー」のような宇宙都市のコンセプトはより現実的です。

火星の表面に閉鎖ドームをベースとして建設された居住基地の概略図