高速の月の塵が有人月面探査の未来を曇らせる

月に人を着陸させるのは厄介であるという教訓は、アポロ宇宙飛行士が苦労して学んだことです。 ロケットエンジンを使って大きな宇宙船を月面に下ろすと、大量の高速で動く塵が舞い上がり、遠くまで移動して、月やその周辺の宇宙船に衝突したり、損傷を与えたりする可能性があるのです。 特に、今後10年以内に多くの人を月面に着陸させたいのであれば、今すぐ対処する必要があると言うエンジニアもいます。

宇宙探査機は、この塵の後遺症について月の独特の環境に感謝する必要があります。 月の大きさは地球の約4分の1、重力は地球の6分の1です。 また、大気もないため、小さな物体が地表をしばらく航行してから戻ってきやすい。

1960年代から70年代にかけて行われた数少ないアポロ着陸は、この舞い上がった塵についてパニックを起こすほど強力でも頻繁でもありませんでした。 しかし今、NASAは再び月へ行き、今度は月へ留まりたいと考えています。 月面に人類が長期滞在するためには、多くの着陸が必要です。人、貨物、居住空間などを月へ輸送するためです。 インフラに大きな変更がなければ、月周辺の宇宙船やアポロの史跡、さらにはNASAが建設・維持しようとしている月面基地を損傷するような塵が舞い上がる可能性が高くなります。 セントラルフロリダ大学の惑星物理学者で、以前はNASAでロケットの爆発が惑星に与える影響を研究していたフィル・メッツガー氏は、「このために深刻な国際紛争の可能性がある」と言う。 ひとつには、ダストがあらゆるものに付着することです。 宇宙飛行士はスーツにダストを付着させ、時間とともに素材を劣化させました。 さらに、カメラやラジエーター、ボタンなど、宇宙飛行士が使用する多くの機器にも付着してしまいました。 また、月面に降下する際に吹き出した塵のために、宇宙飛行士は自分たちがどこに向かっているのかが分からなくなりました。 アポロ17号のジーン・サーナン宇宙飛行士は、1973年のミッション後の報告会で、「月面の探査で最も厄介で制約の多い要素の1つは、皮膚、スーツ素材、金属など、どんな素材にも付着する埃だろう」と語っている。

人が月着陸船のドアを開ける前から、着陸エンジンのスイッチが入った瞬間から、塵は問題になっています。 地球上では、塵や砂利、岩石の束にロケットエンジンを向けると、地球を取り巻く厚い大気の影響で、まず小さな粒子が減速し、大きな粒子は風の抵抗を切り抜けて最も長い距離を移動します。 しかし、月ではその逆です。 月面の周囲には空気はなく、真空です。 そのため、粒子の束を高速にすると、小さな粒子が最も速く、最も遠くまで移動し、大きな岩は月の弱い重力によってすぐに倒れることになるのです。 アポロ計画から学んだことのおかげで、エンジニアたちは、アポロ月着陸船と同じくらいの大きさの大型着陸船（秒速約2,400mでガスを噴出できる）が、岩や砂利サイズの粒子を秒速10～100mまで推進し、途方もない距離（最大でサッカー場6面の距離）を飛ばすことができるとわかりました。 しかし、細かい塵や砂は秒速1,000メートルまで加速し、数百キロメートル先まで、あるいは月全体にばら撒くことができます。

これらの高速粒子の通り道にある機械は、深刻な爆破や損傷を受ける可能性があります。 メッツガー氏は、「月の軌道上にある宇宙船が、たまたま悪い時に悪い場所にいれば、台無しになる可能性がある」と言います。 アポロ12号の宇宙飛行士は、1969年11月に月面に着陸したときに、この効果を目の当たりにした。 NASAが1967年に月面に着陸させたサーベイヤー3という探査機の近くに意図的に着陸させたのだ。 アポロ12号から帰還したサーベイヤー3探査機の部品を研究するチームを率いるメッツガー氏は、「サーベイヤーの表面全体に、月の土の粒子が深く入り込んでいるのが見えます」と語ります。 「ブルーオリジン、ロッキードマーチン、スペースXなどの民間企業によって提案された着陸機のいくつかは、アポロの着陸機よりもはるかに大きいので、NASAが人間を月に送り戻そうとすると、この問題はさらに悪化するかもしれません。 これらの着陸機がすべて月に着陸した結果、さらに多くの塵や大きな粒子がより速い速度で吹き飛ばされることになります。 「砂のような大きさのものが、月から太陽の周りの軌道に完全に吹き飛ばされるでしょう。 砂利のような大きな粒子は、より長い距離を飛ばされるでしょう。 論理的には、NASAや他の宇宙機関が将来的に月面に建設しようとする居住施設にとって悪い知らせとなる可能性がある。 「前哨基地の近くに着陸しすぎると、弾丸の速さで移動する砂利が前哨基地に降り注ぐようなものです」と、Metzger 氏は述べています。 宇宙考古学者は、アポロの着陸地点をできるだけ手つかずの状態で保存し、将来的に研究することに関心を持っています。 ニューメキシコ州立大学の宇宙考古学者であるベス・オリアリー氏は、「これらの初期の遺跡からは、考古学的に学ぶべきことがまだたくさんあります」と、The Verge に語っています。 たとえば、O’Leary氏は、月に着陸した初期のソ連のロボット宇宙船の技術を、初期のアメリカ製宇宙船と比較できる可能性に興味を持っていますが、それは、1960年代に着陸したときと同じ部品が残っていなければできません」

「の遺跡の遺物を見て、初めてそれができるんですよ」とO’Leary氏は述べています。 「というのも、何かを持ち去ると、それを記録し、博物館に保存することはできますが、その場所の完全性を奪ってしまうからです」

さらに、O’Leary は、ハードウェア遺物だけではなく、アポロ宇宙飛行士が土壌に残した特徴、特に彼らの月の足跡についても懸念しています。 「月面に残された痕跡は、風や浸食によって破壊される危険性があります」とオリアリーは言います。 「そして、将来の宇宙船が着陸する方法、または着陸する場所は、基本的にそれらを消してしまうでしょう」

これらの車両や機械をすべて保存する方法の1つは、貴重なハードウェアがそのまま残るように、十分離れたところに着陸することです。 しかし、研究者たちは、最適な最短距離を知らないのです。 2011年、メッツガー氏と研究者チームは、他の組織がアポロの遺跡からどれくらい離れて着陸すれば、ダメージをできるだけ少なくできるかというガイドラインを作ろうとしました。 その結果、2kmという数字が導き出されましたが、メッツガーは「この数字は恣意的で、安全な最小距離はない」と言います。 着陸船はダストを地球全体にまき散らす可能性があるので、どの程度のダメージが「大丈夫」と判断されるかによります。 実際、惑星間塵は常に月に降り注いでいます。しかし、いつ損害が責任になるかは不明です。

「ある距離では、自然が行っていることに比べれば、あなたが引き起こす損害の量は無視できるでしょう」と、メッツガー氏は言います。 「しかし、私たちはその距離が何であるかを把握するほど賢くはありません」

損傷のリスクを軽減するために、NASAや月に向かう他の民間企業は、着陸が日常的になる前に月面に着陸パッドを作ることを真剣に検討する必要があるとMetzger氏は述べています。 しかし、その解決策には落とし穴もあります。 プレハブの金属製着陸パッドを月面に設置するためには、大量の燃料と莫大な資金が必要になる。 もう1つの選択肢は、マイクロ波やその他の加熱ツールを使って月の土を溶かして平らな表面にすることですが、これには実験的な技術が必要です。

結局、どの着陸パッドオプションも新しい高度な技術を必要とし、月探査がより複雑で高価になる可能性があるのです。 月帰還ミッションの費用がすでに高いことを考えると、NASAや他の民間企業がこのステップをスキップする可能性は大いにあります。

アメリカのアポロに加え、中国とロシアが月にロボットを送り、インドや日本を含む他の国も宇宙船を月面に墜落させています。 これらの宇宙船やその残骸は、人間の大型着陸船がどこに降り立っても、戦火にさらされる可能性があります。 メッツガー氏は、「私たちは、お互いのハードウェアにサンドブラストをかけてもよいという国際的な合意をする必要があると思います」と言う。 「もし、それに合意できなければ、月面の特定の場所に着陸することはできないことになります。

米国は、人類が定期的に月に行き来するようになるまでにまだ何年もかかるので、国際的な緊張が生じる前にこれについて考える時間は十分にあります。 しかし、NASAや民間宇宙産業が本当に真剣に月へ行き、滞在しようとするならば、これらの組織は月面を覆う粒子について非常に詳しくなる必要があります。 なぜなら、彼らの乗り物は、望むと望まざるとにかかわらず、月面に月面の塵をまき散らすことになるからです。

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