新たな有人月面着陸が近づいている。ハイライトはいくつありますか？

最近、中国有人宇宙工学弁公室の林希強副主任は、わが国の有人月探査プロジェクトの月面着陸段階が開始され、2030年までに中国人初の月面着陸を実現する予定であると述べた。国際情勢を見ると、新たな一連の有人月面ミッションの準備が本格的に進んでいる。任務目標、人員選定、輸送車両、支援機器における新たなハイライトは何ですか?新しいコンセプトのテクノロジーやデザインソリューションは今後も増えるでしょうか?大いに期待されている有人月面着陸の見通しは？

月への道は革新的だ

各国の有人月面着陸計画を見ると、米国主導の「アルテミス計画」が最も注目度が高く、野心的だ。計画は大きく3つの段階に分かれており、第1段階は「アルテミス1号」と呼ばれる無人月面飛行試験ミッションで、昨年末に成功裏に完了した。 NASAは現在、第2段階として2024年末に打ち上げられる予定の有人月探査ミッション「アルテミス2」の準備を進めている。4人の宇宙飛行士は今年4月に選ばれて以来、集中的な訓練と準備を進めてきた。第3段階の始まりとなるのが、1972年以来の人類の「月への再訪問」の実現を目指し、当初は2025年末に打ち上げが予定されていた「アルテミス3号」ミッションだ。

その後、「アルテミス計画」では、長期的な科学研究や生産、月面での生活に備えるため、有人月面着陸を頻繁に実施することを目指します。この目的のために、NASA は重要なミッションノードである月面宇宙ステーションを計画しています。月面宇宙ステーションは、地球と月の間の中継基地として、再利用可能な宇宙船を使用して長期の往復「宇宙飛行」を確立し、宇宙飛行士が月面または月軌道上に長期間滞在できるようにします。この有人月面着陸計画は、「アポロ計画」に比べると構造が大きく、手順も多く、これも「アルテミス計画」が極めて高額になると予想される重要な理由であるはずだ。

2022年12月2日にアルテミス1号が撮影した月の画像

ロシアは2018年に有人月面着陸計画を発表した。国際宇宙ステーションと月周回軌道上で一連の新技術をテストし、月面宇宙実験室の設立を試み、月面着陸の新しい方法を模索し、2035年頃に月面基地を建設する取り組みが含まれている。当初の計画によると、ロシアは月面または月周回軌道上にモジュール式の実験研究施設を設立し、さまざまな期間の有人科学研究ミッションをサポートし、地球と月の間の往復輸送を実施する予定である。しかし、状況が変化するにつれ、ロシアの有人月面着陸の見通しはより不確実性に直面している。

さらに、ESA、日本、インドはいずれも有人月面着陸計画を提案しているが、これは大型ロケットを使って月軌道に「直接」向かうという従来のモデルとは大きく異なる。これらは予定通りに実行されないかもしれないが、いずれも新時代の有人月面着陸経路のさまざまな選択肢を反映している。

公表された報告によれば、我が国は、新世代の有人打ち上げロケット、新世代の有人宇宙船、月面着陸機、月面服などの飛行製品の開発、ならびに発射場、計測、制御、通信、着陸場などの関連地上設備と施設の建設を含む、さまざまな有人月面ミッションの研究開発を全面的に展開し、実行してきました。その中で、新世代有人ロケットエンジンの試験運転、有人月面着陸船のエンジンとキャビン壁の研究開発、定点着陸技術、月の極限環境での生存に関する研究、月の重力条件のシミュレーション実験など、重要な分野での進展が継続的に公開されており、中国の宇宙飛行士が予定通りにミッションを完了できる条件と自信を備えていることを示している。

より厳格な人員選定

宇宙飛行士が月に着陸するにはどのような資質が必要ですか?低軌道宇宙ステーションの宇宙飛行士とどう違うのでしょうか?これは有人月面ミッションで解決しなければならない核心的な問題です。

新時代の有人月面着陸計画は総合的な利益を重視しており、人類が長期間にわたり月面で生存し、活動することが求められています。しかし、月には大気による保護がないため、宇宙線や微小隕石などの脅威を無視することはできません。月面の地下洞窟は、特に複雑で完全な建物を素早く建設することが難しい月面ミッションの初期段階では、これらの脅威から身を守るのに役立つことを考慮すると、将来の宇宙飛行士は月のクレーターで生き延びる能力を持つことが必要になるだろう。

例えば、月のマリウス丘陵の下には、直径数十キロメートルの巨大な溶岩洞窟の穴があります。内部構造は複雑であり、水氷資源の存在も否定できない。月面のクレーターに似た条件を利用し、3Dプリントや月の土壌資源の現地利用などの技術を組み合わせることで、月面の極端な気温などのさまざまな脅威に対処するための優れた場所を宇宙飛行士に提供できる可能性があります。さらに、完全な防護対策と適切な内部環境を備えた月面基地の建物は、宇宙飛行士により良い作業と生活の基盤を提供します。

内部環境を精密に制御できる低軌道宇宙ステーションと比較すると、月面で宇宙飛行士が直面する環境はより困難で危険であるため、より優れた心理的資質と体力が必要です。地球と月の距離が遠く、月面宇宙ステーションの支援能力が限られているため、月にいる宇宙飛行士がタイムリーに援軍を得るのは困難です。自立した作業と意思決定能力がより重視され、緊急事態に対処するために月に関するより多くの知識が必要になります。

米国の月面着陸のための宇宙飛行士の選抜を例にとると、1,000時間以上のジェット機の飛行経験と、科学、技術、工学、数学の修士号以上が求められます。 NASAは月面着陸のための宇宙飛行士の選抜と訓練について多くを明らかにしていないが、より複雑な科学研究の任務と長期開発プロジェクトを遂行するために、「アルテミス計画」の宇宙飛行士には地質学、建築学、鉱物学、電磁通信などの分野の専門家がさらに多く含まれると一般に考えられている。

また、近年では多くの海外民間航空宇宙企業が、月面着陸船、月面遠隔航法衛星群、月面エネルギー供給・通信設備、月面探査ロボットなどの支援機器・施設の開発を積極的に進めています。新型ロケット、深宇宙有人宇宙船、月面宇宙服などの分野への投資の裏には、民間航空宇宙事業従事者の野心が隠れている。将来的には、商業宇宙飛行が有人月面着陸に関与し、月資源開発や月面観光などのプロジェクトを推進するようになるのも不思議ではないだろう。

アルテミス3号宇宙服のプロトタイプ

夢は美しく、挑戦は立ち向かう

多くの分野で技術が進歩するにつれ、有人月面ミッションにはより多くの選択肢とより成熟した技術基盤が備わり、あらゆる関係者の積極的な参加が集まっています。しかし、巨大かつ複雑な航空宇宙システムプロジェクトである有人月面着陸は、新たな要件と新たなミッションに直面しており、順風満帆に進むことは不可能です。

まず、月および月近傍の宇宙資源をめぐるすべての関係者間の競争が激化するでしょう。

「アルテミス計画」は、半世紀ぶりに米国が再開した有人月探査計画であり、米国が宇宙開発競争に再び積極的に関与することを示すものである。 NASAは、航空宇宙技術と産業の発展を促進するために、21世紀に初めて有人月面着陸を達成することの重要性を繰り返し強調しているだけでなく、月の南極の水氷資源を所有したいという意欲も示しています。近年の研究では、月の南極に高度に利用された水氷資源が存在する可能性があることが示されています。これらを活用して効率的なロケット燃料を製造できれば、宇宙ミッションのコスト削減が期待できる。したがって、すべての関係者による新たな一連の月探査計画と有人月面ミッションは、概ね月の南極地域をターゲットにしている。

制御された核融合に役立つと期待される月土壌ヘリウム3資源、そして多くの探査機、月面宇宙ステーション、月着陸船のミッションの見通しを決定する軌道、電磁スペクトル、着陸地点の選択についても、各関係者間の競争の焦点となっている。現在、複数の主体が発表している月面着陸候補地は一部重複している。今後、各関係者が月探査活動をどのように連携していくのか注目される。

第二に、宇宙ミッションがますます大規模かつ複雑になるにつれて、資源の需要が増加し、有人月面着陸を含む宇宙プロジェクトの持続可能性が課題に直面しています。その結果、各国の航空宇宙産業は社会資源の利用と関心を全般的に高め、過去10年間に航空宇宙技術が実りある革新的成果を達成するのに貢献し、商業航空宇宙も徐々に「月探査軍」に欠かせない戦力となってきました。現在、商業宇宙産業は「地球・月間飛行」や月面基地の建設など多くの長期計画を提案しているが、安定した収益源や成長モデルを見つけられるかどうかは不透明だ。

最後の、そして最も核心的な課題は投資の問題です。状況が変化するにつれ、多くの国の宇宙への公式投資は不確実性に直面し、月探査ミッションは絶えず延期または挫折しており、有人月面着陸の夢を現実にすることは容易ではありません。

アメリカが2024年までに再び宇宙飛行士を月に送る計画を練り、これはあくまでも当初の目標に過ぎないと発表したことは、今でも多くの人が覚えているだろう。将来的には、月は有人火星探査のための試験場および中継基地となるだろう。しかし、昨年NASAはアルテミス計画の費用が2025年までに930億ドルになると見積もった。最近では、NASAは、今後5年間で410億ドルを受け取れば、2028年に有人月面着陸を達成することが「より現実的な目標」となるだろうと認めた。

さらに、ロシアは大型ロケットの開発を中止し、月面施設の計画を調整した。欧州宇宙機関と日本の宇宙ミッションは徐々に米国への依存度を増しており、投資を保証することは困難である。これらすべてが有人月面着陸の見通しに影を落としている。

それにもかかわらず、月は人類が太陽系を探索する最初の目的地であり、半世紀の低迷を経て、有人月面着陸産業は新たな「黄金時代」を迎えると期待されている。宇宙飛行士を月に送り、総合的なミッション基盤を確立し、月資源を開発・活用することが、新時代の航空宇宙の重要な目標となるでしょう。各国の有人月面探査が早く成功し、人類に月のさらなる謎が明らかになることを願っています。 （著者：張凱）