2021年09月04日
中国、全長約1マイルのメガ・スペースシップを建造へ
https://www.space.com/mega-spaceship-china-proposal
中国の提案は、巨大な宇宙船を作る方法を研究する計画です。
地球を周回する未来型宇宙船のイメージ図。中国の提案は、長さ0.5マイル以上の巨大な宇宙船の実現可能性を検討することを目的としている。(画像引用元：Shutterstock)
中国は、長さ0.6マイル（1キロ）にも及ぶ超大型宇宙船の製造方法を研究している。このプロジェクトは、中国国家自然科学基金会による研究提案の一環として行われています。
このプロジェクトは、中国科学技術部が運営する中国国家自然科学基金会の研究提案募集の一環として行われているものです。同基金会のホームページに掲載されている研究概要では、このような巨大な宇宙船を「将来の宇宙資源の利用、宇宙の謎の探求、軌道上での長期生活のための主要な戦略的航空宇宙機器」と表現している。
財団は科学者たちに、軌道上に飛ばさなければならない建設資材の量を抑えることができる新しい軽量設計方法や、宇宙空間でこのような巨大な構造物を安全に組み立てるための新しい技術について研究してほしいと考えています。実現可能性調査の期間は5年間で、予算は1,500万元（230万ドル）となっています。
このプロジェクトはSFのように聞こえるかもしれませんが、元NASAの主任技術者であるメイソン・ペックは、このアイデアは全くの壁外ではなく、課題は基礎科学よりもエンジニアリングの問題であると述べています。
「現在、コーネル大学で航空宇宙工学の教授を務めるPeck氏は、Live Science誌の取材に対し、「私は完全に実現可能だと思います。「ここでの問題は、乗り越えられない障害ではなく、むしろスケールの問題だと言えるでしょう」。
最大の課題は、宇宙に物や材料を打ち上げるための莫大なコストによる価格設定だとペックは指摘します。国際宇宙ステーション（ISS）は、NASAによると最も広いところで361フィート（110メートル）しかありませんが、その建設には約1,000億ドルの費用がかかっているそうです。
中国がどのような構造にするのかにもよりますが。ISSは人間を収容することを前提としており、機器類が満載であるため、質量が大幅に増加します。「単に長いだけで重くないものとなると、話は違ってきます」とペックは言う。
建造技術によって、巨大な宇宙船を宇宙に運ぶためのコストを削減することも可能です。従来の方法では、地球上で部品を作り、軌道上でレゴのように組み立てることになりますが、3Dプリント技術を使えば、コンパクトな原材料を宇宙ではるかに大きな寸法の構造部品にすることができる可能性があります」とPeckは言います。
さらに魅力的なのは、月から材料を調達することです。月は地球に比べて重力が小さいため、月面から材料を宇宙に打ち上げるのは非常に簡単だとPeckは言います。しかし、そのためには月面に打ち上げインフラが必要となるため、短期的には無理な話だ。
大きな宇宙船、大きな問題
このような巨大な構造物には、独特の問題があります。軌道上での操縦や他の宇宙船とのドッキングなどで宇宙船に力が加わると、その動きが宇宙船の構造体にエネルギーを与え、振動や曲げを引き起こすとペックは説明する。このような大きな構造物では、これらの振動が収まるまでに長い時間がかかるため、宇宙船にはショックアブソーバーや振動を抑えるためのアクティブコントロールが必要になるだろうと彼は言う。
また、どの高度で周回するかを決める際にも、設計者は慎重にトレードオフを行う必要があるとペックは言う。低い高度では、大気からの抵抗で速度が低下するため、常に安定した軌道に戻すための後押しが必要になる。ISSの場合はすでに問題になっているが、より大きな構造物の場合はさらに抵抗が大きくなり、軌道に戻すためにはより多くの燃料が必要になるため、大きな問題になるとPeck氏は指摘する。
一方で、高高度への打ち上げにはコストがかかります。また、地球の大気から離れるほど放射線量が急速に増加するため、人間を収容する宇宙船の場合は問題になります。
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の航空宇宙工学の教授で、政府と民間の宇宙計画に携わってきたマイケル・レンベックは、このような構造物を作ることは技術的には可能かもしれないが、現実的には不可能だと言います。
「スターシップ・エンタープライズ号を作ろうと話しているようなものです」とLive Scienceに語っています。「空想的であり、実現不可能であり、考えるのは楽しいが、コストを考えると、我々の技術レベルではあまり現実的ではない」と語っている。
Lembeck氏によると、この研究プロジェクトの予算がわずかであることを考えると、このようなプロジェクトのごく初期の輪郭を描き、技術的なギャップを確認するための小規模な学術研究に過ぎないと考えられるという。ちなみに、宇宙飛行士をISSに運ぶためのカプセルを作るための予算は30億ドル。「求められる成果に比べて、ここでの努力のレベルは非常に小さいのです」。
また、このような大きな宇宙船が何に使われるのかという疑問もあります。レンベックによると、微小重力と豊富な太陽光を利用して、半導体や光学機器などの高価値製品を製造する宇宙製造施設や、地球外で生活するための長期滞在施設などが考えられるという。しかし、どちらも莫大なメンテナンスコストがかかります。
「レンベックは「宇宙ステーションは年間30億ドルの事業です。「もっと大きな施設になると、すぐに大規模で高額な事業になってしまいます」。
中国は、軌道上に巨大な太陽光発電装置を建設し、その電力をマイクロ波で地球に送り返すことにも興味を示しているが、Peck氏はそのようなプロジェクトの経済性には疑問を呈している。地球上のソーラーパネルで発電したエネルギーが1ワットあたり2ドルであるのに対し、Peckは逆算して1ワットあたり約1,000ドルかかると見積もっている。
このような大きな宇宙構造物の最も有望な用途は、おそらく科学的なものだろうとPeckは言う。これだけの規模の宇宙望遠鏡があれば、他の太陽系にある惑星の表面の特徴を見ることができるかもしれません。「これは、太陽系外惑星や宇宙の生命についての理解を深める上で、大きな変化をもたらす可能性があります」と付け加えた。
記事はLive Scienceに掲載されています。
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DeepL翻訳
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