アメリカは今回、なぜこの場所を有人月面着陸の着陸地点に選んだのでしょうか？

◎中国宇宙科学学会会長、中国科学院国家宇宙科学センター元所長 呉吉氏

アルテミスが月の南極に着陸する計画を立てている理由は3つあります。

まず、月の南極には一年中太陽光にさらされない、永久に暗いクレーターがいくつかあります。これらのクレーターの底には水の氷があるかもしれません。

第二に、太陽光で照らされる月の南極の高地は、継続的に太陽光を受けることができ、長い月の夜に悩まされることはありません。

最後に、太陽光が継続的に当たるため、その地域の気温はそれほど変化せず、有人月面着陸技術施設の開発の難易度を大幅に低減することができます。

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今日、人類が最後に月を離れてから 50 年が経過しましたが、人類は再び月に行くことはありませんでした。 2004年、米国政府は新たな宇宙探査計画の中で月への再訪を提唱し、それを足掛かりに火星への有人着陸を実現し、月への再訪計画を再開すると発表した。 2017年、NASAは2024年までに人類を再び月に送ることを目指すアルテミス計画を正式に開始した。

最近注目を集めているスペース・ローンチ・システム（SLS）大型ロケットは、米国の月再探査計画における重要な一歩である。

月の南極への着陸には利点と欠点がある

アポロ計画とは異なり、アルテミスは月の南極に着陸する計画です。最近、NASAは月の南極付近の着陸候補地13カ所を発表した。南極を選んだ主な理由は3つあります。

まず、月の南極には太陽光にさらされることのない、永久に暗いクレーターがいくつかあります。科学者たちはレーダーエコー検出により、これらのクレーターの底に水の氷がある可能性があると判定した。科学者の推論が確認されれば、この水氷は将来の人類の月面基地の水需要を満たすだけでなく、水の電気分解によって水素と酸素を抽出し、ロケットエンジンの燃料として利用することもできる。ご存知のとおり、宇宙船に燃料を補給するためには、地球から燃料を持ち込むよりも月から燃料を生産する方がはるかに安価であり、これにより人類による深宇宙探査のコストを大幅に削減できます。

第二に、太陽光で照らされる月の南極の高地は、継続的に太陽光を受けることができ、連続照明時間は年間10か月にも達することがあります。月の低緯度地域では、地球の 14 日間と同じ長さの月夜はありません。

第三に、昼と夜の温度差が250度を超えることもある月の低緯度地域とは異なり、太陽光が継続的に当たるため、この地域の気温はあまり変化しません。これにより、生命維持システムや宇宙服の設計など、有人月面着陸のための技術設備の開発における技術的な難易度が大幅に軽減されます。

しかしながら、月の南極に着陸し、そこに人類の科学研究と生活の拠点を築くことには多くの欠点があります。

まず、月には平らな海はなく、山や峡谷が多く、着陸や離陸が非常に困難です。したがって、着陸のタイミングは非常に厳しいものとなります。いったん最初の着陸地点を逃すと、次の着陸のために別の平坦な代替着陸地点を見つける可能性はほとんどありません。

第二に、高地には活動のための平らなスペースがあまりなく、有人月面探査車の移動には適していません。

また、水氷が保存されているクレーターの底は永久に暗く、太陽光が届かないため、水氷を探知する探査機や掘削機械へのエネルギー供給は高台にある基地から行わなければなりません。したがって、火口の基部から底部までのエネルギー輸送には追加のインフラストラクチャが必要であり、水氷抽出と燃料生産段階に入る前に事前に構築する必要があります。

寒い月夜を乗り越えれば、月の海は基地建設に適しているかもしれない

これに対し、有人月面着陸とそれに続く基地建設の場所を、月の北半球および中緯度の経度 0 度付近の月面海域に選べば、南極大陸のように氷がほとんどないこと、月夜のエネルギー需要が高いこと、昼夜の気温差が大きいことなどを除くすべての面で有利となる。例えば、月の海の地形は平坦で、宇宙船の離着陸に非常に適しています。また、有人月面探査車の長距離走行も容易になり、人員活動の範囲も拡大します。また、月の海の土には酸化物が多く含まれており、還元法によって液体酸素燃料を抽出することも可能だ。しかし、水から抽出するよりも複雑であり、より多くのエネルギーを消費します。さらに、近い将来、関連技術が成熟すれば、月の海にある月の土壌から核融合燃料のヘリウム3を抽出することも可能になるだろう。

中緯度の月海への着陸における最大の難関は、地球の14日間続く寒い月の夜を乗り越えることだ。しかし、月夜の問題に対する実現可能な解決策を提供するために、現在多くの関連研究が進行中です。例えば、昼夜を問わず気温が高い場合、月面には大量の熱エネルギーが蓄えられ、月の夜にゆっくりと放出されます。月面の土壌に含まれるシリコンを利用して、大面積で高感度の太陽電池パネルを現地に建設し、月夜に地球からの反射光を利用して一定量の電気を生成することができる。もう一つのアプローチは、太陽光反射板を備えた月周回衛星を月周回軌道上に配備し、基地にある大面積の太陽電池パネルに太陽光を反射させて発電するというものである。もちろん、小型で安全な原子力発電所の主要技術が早急に開発されれば、月夜の中緯度月面基地のエネルギー需要の解決は容易になるだろう。

宇宙飛行士の毎日の飲料水に関しては、大きな問題はないようです。地球周回宇宙ステーションで開発されたリサイクル技術により、水のリサイクル率は約90％に達します。さらに、地球から月へ少量の水が継続的に供給されることで、宇宙飛行士の生活に必要な水も満たすことができます。

まとめると、NASAが注目している月の南極への着陸計画に加え、月の北半球および中緯度地域の月海における有人月面基地の設立もますます多くの関連機関の注目を集めており、いくつかの研究プロジェクトが展開され始めている。

さまざまな月面着陸計画の実現により、人類の月への再到達という目標は近い将来に確実に実現するだろう。これは中華民族の偉大な復興の道のりにおいて欠かせない措置であると同時に、我が国の有人宇宙計画の発展にとっても避けられない選択である。中国の地球周回宇宙ステーションミッションが完了し、応用段階に入ったことで、中国は有人宇宙ミッションの次の段階の実証も開始しており、その重要な目標の一つは有人月面着陸である。中国国民の月面着陸の夢は近い将来に実現するだろう。

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技術革新によりコストが削減され、有人月面着陸計画の復活が促進される

アポロ計画以来、人類はなぜ月に着陸していないのでしょうか?実際、主な問題は資金です。米ソ宇宙開発競争の時代、米国政府は政治的な理由からアポロ計画に多額の資金を投入した。ピーク時には、政府予算の 6.5% がアポロ計画に投入されました。しかしその後、政治的要求はそれほど切実ではなくなり、月面着陸を続けることの政治的意義は大幅に低下し、米国政府は宇宙探査プロジェクトにそれほど多額の資金を投資しなくなりました。

1960 年代の技術力では、人類が月に着陸するには莫大な費用がかかったのではないかという疑問が湧いてきます。当時と比べて技術が何倍も進歩している現在でも、これほど多額の費用をかける必要があるのでしょうか?これが政府の宇宙ミッションの特徴です。政府の宇宙ミッションは納税者の資金で賄われているため、常に間違いが起こらないようにしなければなりません。特に有人宇宙ミッションでは、いかなる間違いも許されません。長い年月が経過したにもかかわらず、政府の宇宙ミッションのこの特徴は変わっていません。そのため、技術は進歩しているにもかかわらず、ミッションのコストは下がっておらず、むしろ以前よりも高くなっています。だからこそ、50年が経過しても人類は月に戻っていないのです。アポロ月面着陸のために人類が作った史上最強のロケット、サターンVさえも、もう存在しない。

しかし、近年この状況は変化しています。一方で、商業的な宇宙旅行が徐々に登場しつつあります。さまざまな資金源と市場の推進力により、技術革新とリサイクル・再利用技術の開発を通じて、人類が宇宙に行くコストは繰り返し削減されてきました。今では政府の宇宙費用の10分の1にまで下がっています。一方、欧州、日本、中国、インドなどの国々はいずれも、適度な資金で月探査プログラムを開始している。特に、中国の「嫦娥プロジェクト」は、3回の着陸成功と1回の月面サンプルの地球への持ち帰り成功を含む、複数回連続で成功を収めている。これらのプログラムは、程度の差こそあれ、1960年代と1970年代の月探査における米国とソ連の独占を打ち破った。 「宇宙開発競争」の圧力により、各国は関連技術の試験と開発を加速せざるを得なくなり、間接的に有人月面着陸計画の実施が促進された。

出典：科技日報

編集者：王宇

レビュー: 岳良

最終審査員：王婷婷

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