宇宙旅行で「低重力」が人体に与える深刻な影響 生命を維持するための「星間宇宙船」の設計

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宇宙船の船内
遠い恒星に向けて旅をするための宇宙船をつくるとしたら、水や酸素、食糧、重力の問題をどうすれば解決できるのでしょうか?(写真:ツネオMP/PIXTA)
民間企業による宇宙飛行が実施されるなど、宇宙はかつてないほど身近になっている。しかし、太陽系を離れた恒星への旅についてはどうだろうか? 私たちはいつか、遠い星まで出かけ、そこに住むことも可能になるのだろうか?
今回、NASAのテクノロジストである物理学者が、光子ロケットや静電セイル、反物質駆動、ワープ航法など、太陽系外の恒星への旅の可能性について本気で考察した『人類は宇宙のどこまで旅できるのか:これからの「遠い恒星への旅」の科学とテクノロジー』より、一部抜粋、編集のうえ、お届けする。

必要となる大量の空気と水

人類は宇宙のどこまで旅できるのか: これからの「遠い恒星への旅」の科学とテクノロジー
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遠い恒星に向けて旅をするための宇宙船をつくるとしたら、水や酸素、食糧、重力の問題をどうすれば解決できるのだろうか?

平均的な人間は毎分7.6リットルの空気を吸い込む。これに乗組員の人数(数千人)を掛けると膨大な量になる。さらに、水も必要だ。アメリカ人は平均1日当たり1136リットルの水を使う。ヨーロッパ人では平均144リットル、ISS滞在中の宇宙飛行士では平均11.4リットルだ。

これらのデータから星間宇宙船の乗組員に必要な水の量が計算できる。こんな大量の空気と水をどうやって供給すればいいのだろう?

意外にも、これは今では宇宙技術の得意分野となっている。ISSでは、「環境制御・生命維持システム」(ECLSS)と呼ばれるものが使われているが、ECLSSは空気中の湿気のほぼ100%と尿の水分の85%をリサイクルし、システム全体で約93%の回収効率を実現している。現時点で93%なら、100%にかなり近いと言ってよく、悪くないレベルである。

一方、空気のリサイクルは、このレベルに達するにはまだまだ努力が必要だ。ISS内で摂取された酸素の再利用効率にしてもまだ50%以下でしかない。

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