太陽光発電装置が月の土をレンガに変え、月面建設に貢献

米国と中国は、今後10年以内に恒久的な月面基地を設立するという野心的な計画を表明しています。現在、宇宙空間での領有権を主張する法的枠組みは存在しませんが、月面で持続的な存在を最初に確立した国は、将来の月面領域における規範や活動に影響を与える可能性のある、重要な先行者利益を得ることになります。

しかし、月に到達することは単なる最初のステップに過ぎません。そこに人間の存在を維持することは、手ごわいロジスティクスと工学的課題を提示します。最も重要な課題の一つは、月面基地を建設するために地球から建築材料を効率的かつ手頃な価格で輸送することです。しかし、安徽省合肥にある中国深宇宙探査研究所（DSEL）の科学者チームが、画期的な解決策を見つけたかもしれません。

この7月における重要な進展として、DSELの研究者たちは、月面レゴリス成形システムのプロトタイプの試験結果を学術誌『Acta Astronautica』に発表しました。この革新的な装置は、3Dプリンターと非常によく似た機能を持っています。月の土として一般的に知られる月面レゴリスから直接、頑丈な建設用レンガを製造できるのです。DSELの共同著者でありシニアエンジニアである楊宏倫氏は、中国国営メディアに対し、月面で容易に入手できる資源を使って建築材料を生産する能力は、地球からの材料への依存を劇的に減らすだろうと説明しました。楊氏は、「この印刷の画期的な進歩は、月面土壌を唯一の建築原材料として使用する実現可能性を検証し、真の月面資源現地利用を可能にし、地球から追加の材料を輸送する必要性を排除しました」と述べています。

このシステムは太陽エネルギーを利用して動作します。放物面鏡（反射皿）を使用して太陽放射を集中させ、それを単一の非常に高温の点に集光します。この集中された光は、その後、光ファイバーケーブルの束を通して導かれます。その焦点では、光の強度は地球表面の標準的な日光強度の3,000倍を超え、2,300度華氏（1,300度摂氏）を超える温度を生成します。この極端な熱は、月面レゴリスを溶かすのに十分です。

一連の実験室試験中、プロトタイプは、日光条件をシミュレートするためにキセノンランプを使用して、玄武岩から作成された人工月面レゴリスの溶解に成功しました。この装置は、線、表面、三次元物体、複雑な構造を含む様々な固体形状を形成する能力を示しました。楊氏は、このプロトタイプが月面の道路、設備プラットフォーム、および建物の建設に不可欠な材料を製造できると主張しており、これにより大規模で持続可能な月面探査と資源利用が促進されるでしょう。

これらの予備試験は、月面建設材料の現地製造に向けた大きな一歩を示していますが、いくつかの制限が残っています。楊氏は、月面土壌から作られたレンガは、月面の真空と低重力環境の途方もない圧力にそれ自体で耐えることができない可能性があると指摘しました。しかし、それらは、より硬いまたは膨張可能な構造で作られた圧力保持型居住モジュールを保護する重要な保護層として機能する可能性があります。

この分野における中国の進歩は、DSELの研究者たちの最新の試験結果よりも先行しています。2024年11月には、中国は月面レゴリス模擬物から作られたレンガのプロトタイプを搭載した貨物ロケットを天宮宇宙ステーションに打ち上げました。これらのレンガは、宇宙の過酷な条件下での長期耐久性を科学者が評価できるよう、3年間宇宙ステーションの外に露出される予定です。

米国を含む他の宇宙飛行国も、月面レゴリスを建設目的で利用する方法を積極的に開発しています。それにもかかわらず、過去数年間のこの分野における中国の進歩は特に注目に値します。実際、中国の月探査プログラムは、NASAのアルテミス計画に追いついているだけでなく、ある面ではそれを凌駕しており、月への新たな競争における米国への競争圧力を強めています。