宇宙都市 ：知っておくべきこととニュース

アポジオス、月の材料で構築された宇宙都市のコンセプト

-2019年9月15日のニュース-

アポジオスは、オリヴィエ・ボアサードとピエール・マルクスが想像した宇宙都市のコンセプトです。彼らのアプローチは複数の面で興味深い。彼らは機能的なアーキテクチャを構想しただけでなく、プロジェクトをどのように構築できるかも考えました。一般的な考え方は、ジェラード・オニールの作品の哲学に広く基づいています。スペースを植民地化するために、スペースの生息地を構築することは、少なくとも惑星の表面に定住するのと同じくらい興味深い。彼らの宇宙都市プロジェクトは、Gerad O’Neillのシリンダービジョンよりもはるかに小さいですが、より実用的です。

このプロジェクトは、10,000人の住民を収容できる空間的生息地に基づいています。地球と月のシステムのL5ラグランジュ点で組み立てられます。労働力とロボットは地球から運ばれ、原料は月から運ばれるので、これは理想的な場所です。このように、このような巨大なプロジェクトの輸送コストは制限されています。これは、以前の月の工業化を前提としていますが、今日の始まりを見ることができます。

宇宙都市自体は、中央の工業地帯と農業地帯の周りに三角形に配置された3つの住宅モジュールの周りに構成されています。全体が回転しているため、生息地に地球型の人工重力を生成できます。これらの生息地はそれぞれ、長さがそれぞれ400メートルの4つの球体で構成されています。この三角形には、球形の温室で形成された円があります。彼らは30ヘクタールの面積を耕すことを可能にします。宇宙都市の中心には、主に月の材料で作られた宇宙港と工業地帯があります。

Apogeiosの質量は75万トンで、住民あたり約75トンです。この比率は、6人の乗組員を歓迎した場合、その質量は住民あたり67トンであるため、国際宇宙ステーションの住民あたりの質量からそれほど遠くありません。この解決策には、人類が比較的適度なコストで地球の外側に持続的に広がることができるというメリットがあります。これまでのところ、そのような概念は産業能力をはるかに超えていますが、おそらくいつかは月の資源を活用できるようになるでしょう。おそらく、私たちの子孫はApogeiosプロジェクトを見るでしょう。

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宇宙都市とは ？

地球の外の人類の未来を想像するとき、私たちは通常、他の惑星、そしてまず火星のことを考えます。しかし、地球の周りの軌道上または他の天体の周りの人間の種の生息地の製作という別の選択肢があります。現時点では、それはまだSFですが、非常に深刻な人々によって何度も研究されています。空間の空白に浮かんでいる人間のコロニーのアイデアは、まずコンスタンティン・チョルコフスキー（Konstantin Tsiolkovsky）に来た。 1903年、彼は、遠心力によって地球の重力をシミュレートするために回転するシリンダーを使用できることを認識しました。 20世紀初頭に非常に迅速に、宇宙環境の条件を発見して理解するにつれて、概念が増えました。解決策は人間がそこに住むことを可能にすると想像される。たとえば、Wernher von Braunは低軌道の76メートルの車輪を想像しています。 1952年には、このような車輪型の宇宙生息地の考え方がスタンレー・クブリックの映画「2001 A Space Odyssey」によって一般化されています。 1960年代から、宇宙飛行が現実となった。大国は、宇宙での人間の長期滞在を研究するための最初の宇宙ステーションを立ち上げる。最初の結果で、空間生息環境モデルが完成しました。

アメリカの物理学者O’Neillが想像した宇宙都市

1970年代、NASAは真剣に研究を始めました。米国宇宙局は、Gerard K. O’Neill博士を含むいくつかの物理学者からフィージビリティ・スタディを委託しています。彼はこれらの問題に取り組んでいる米国宇宙庁で彼のキャリアの大部分を費やすだろう。 O’NeillのNASAの最初の設計は中空の球である “Island One”と呼ばれています。アイデアは球の内面に母集団を含めることです。この特定の形状は、空気圧を最適化し、放射線に対する有効な保護を提供するという利点を有する。オニール氏は、直径500メートルしかない球体が1万人の住民を避難できると計算しています。それを赤道領域のレベルで回転させることによって、地球のそれに相当する重力を持つことになります。ミラーは太陽光を球に当てる責任があります。ちょっと後に、オニールは、直径1800メートルの別の球を想像しています。「アイランド・ツー」は、農業および産業活動を行うことができます。アイデアは、独自の生産手段で住人に何らかの独立を与えることです。 O’Neillは、「Island Three」という宇宙都市をコンセプトに、直径8キロメートル、長さ32キロメートルの円筒形を選択しています。生息地は、理論的には独自の気象現象を起こすのに十分な大きさである。

宇宙都市の建設には多くの障害があります

大規模な宇宙生息地の建設は非常に重要な障害に遭遇し、その最大のものはおそらく宇宙へのアクセスコストであろう。 SpaceXのすべてのプロジェクトが実現したとしても、10,000人収容可能な1,000万トンの住宅能力を構築するために必要な資材の軌道上でBFRを約7万回発射することになり、1人当たりBFRは7に相当する。 BFRの百人の植民者によって、Elon Muskによって提案された火星のコロニーははるかに現実的であるように思えます。さらに、惑星を植民地化しないことを選択することによって、人はすべてを自分で持ち込むことを余儀なくされます。惑星の植民地化はまた、重力、大気圧、およびいくつかの地元資源の保証を提供する。宇宙に浮かぶ生息地では、最初から始めなければなりません。現在のところ、多くの宇宙ステーションがその価値を証明していますが、瞬時に遠心力によって人工重力を示すことはできませんでした。惑星はまた、磁場を提供する可能性があり、したがって、宇宙線に対する一定の防護レベルを提供する可能性がある。雰囲気が存在しないということは、さらに、落下するマイクロメテオライトに対する保護がないことを意味する。最後に、理想的には、空間的な生息地は自律的でなければならず、したがって機能することができる生態系を提供する。これには、残念なことに惑星地球上に実装することができない環境の作成とマスタリングが含まれます。

しかし、宇宙都市の建設は多くの利点をもたらすだろう

ある日、宇宙空中で非常に大規模な工法を開発することができれば、生息地作りは非常に魅力的になります。重力の欠如は確かに人間の生活の制約ではなく、宇宙旅行のための資産です。重力がなければ、宇宙生息地は、惑星コロニーよりはるかに燃費の良い目的地になります。軌道上または惑星地球の近くに宇宙都市を建設する可能性は、この利点を増やします。地球の生命は、光合成や光合成生物の消費からそのエネルギーの大部分を得ます。太陽の周りの軌道に配置された宇宙の生息地は、日照条件を選ぶことができます。ダイソン球のようなもっと極端なバージョンでは、宇宙の生息地は星によって放出される光のすべてを集めるでしょう。住むことのできない惑星がなくても単一の太陽系が数兆の人に適応できる。

最後に、恒久的な空間の生息地は、惑星の植民地化のための支援となる可能性があります。ある日人間の種が星間文明になりたいと思っているならば、それはあまり選択肢がありません。それは光の速度のほんのわずかではない方法を発見するか、または世代以上の時間がかかると受け入れます。後者の場合、唯一の選択肢は、繁殖を回避するのに十分な大きさのヒト試料を収容することができる巨大な生息地を構築することであろう。この生息地は何百年か何千年もの旅行に責任があります。

近い将来宇宙都市の始まり

将来的には、国際宇宙ステーションから地球軌道上の巨大なコロニーには行かないと合理的に考えることができます。しかし、中間段階を見ていきます。例えば、民間会社のBigelow Aerospaceは、膨張可能なモジュールを作ります。 Bigelowは大量の膨張可能なモジュールを軌道に乗せることを望んでいます。これらの宇宙生息地の中で最大のものは、2100立方メートルの加圧容量を提供するという理由だけで、BA 2100と呼ばれています。比較すると、国際宇宙ステーション全体で9131m3の加圧量を提供している。 BFRと比較するには、2つのBA 2100を軌道に乗せることができるはずです。打ち上げあたり75トン、加圧量4200立方メートルで、面白くなり始め、軌道上の人間活動にいくらかの快適さをもたらします。

科学や宇宙観光のいずれにせよ、月や小惑星のような低重力天体からの資源を利用することで、宇宙におけるメガストラクチャーの建設を促進することができます。これはO’Neillが想像した解決策です。私たちは、月や惑星の火星を含む太陽系のいくつかの星の植民地化が、宇宙の植民地化のための跳躍橋の役割を果たすと考えることができます。しかし、軌道へのアクセスのコストが大幅に減少しない限り、それは理論のままである。 SpaceXの積極的な価格は、セクター全体がスペースへのアクセスコストを削減するソリューションを見つけるようにするため、非常に重要です。 100万年前に想像された最初の車輪が将来の宇宙飛行士の宇宙病を和らげることを少なくとも望むことができます。

画像：
Donald Davis [パブリックドメイン]、ウィキメディアコモンズから
FlickrのNASA
Rick Guidice、NASAエイムズ研究センター;色補正装置不明[パブリックドメイン]、ウィキメディア・コモンズから
capnhack.com
Olivier Boisard et Pierre Marx

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