国際宇宙ステーションの宇宙飛行士は地球上では存在し得ない物体を建造している

これまで、人類が作ったほぼすべてのもの ― 原始的な道具から平屋住宅、超高層ビルまで ― には、地球の重力という大きな制約があった。しかし、科学者の思惑が通れば、この状況はすぐに変わるかもしれない。

国際宇宙ステーション (ISS) には現在、デスクトップ PC タワーほどの大きさの金属製の箱が搭載されています。内部ではノズルが、地球上では作れない小さなテスト部品の製造に役立っています。エンジニアがこれらの構造物を地球上で作ろうとすると、地球の重力で壊れてしまいます。

「これらは、微小重力下での本当に斬新なプロセスに関する最初の成果となるでしょう」と、MITの宇宙探査イニシアチブを設立し、このプロジェクトを支える（地球上の）研究者の一人である宇宙建築家のアリエル・エクブロー氏は言う。

MIT グループのプロセスでは、最終的に作成する部品と同じ形に作られた柔軟なシリコン スキンを、液体樹脂で満たす。「これを風船と考えてください」と、MIT のエンジニアであり、このプロジェクトのもう 1 人の研究者であるマーティン ニッサー氏は言う。「空気を注入する代わりに、樹脂を注入します」スキンと樹脂はどちらも市販の既製品である。

この樹脂は紫外線に敏感です。風船が紫外線フラッシュを受けると、光が皮膚を透過して樹脂を洗い流します。樹脂は硬化して硬くなり、固体構造になります。硬化すると、宇宙飛行士は皮膚を切り取って内部の部品を露出させることができます。

これらすべては、11月23日に打ち上げられ、ISSに45日間滞在する予定の箱の中で行われる。すべてがうまくいけば、ISSはMITの研究者がテストできるように実験部品の一部を地球に送り返す。MITの研究者は、作った部品が構造的にしっかりしていることを確認する必要がある。その後、さらにテストを行う。「次のステップは、おそらく国際宇宙ステーション内で実験を繰り返すことだろう」とエクブローは言う。「そして、もう少し複雑な形状を試したり、樹脂の配合を調整したりするかもしれない」。その後、彼らは宇宙空間の真空の中で部品を作ってみたいと思っている。

このような部品を軌道上で製造する利点は、地球の最も基本的なストレス要因である惑星の重力がもはや制限要因ではなくなることです。この方法で特に長い梁を作ろうとすると、「重力によってたわんでしまいます」とエクブロー氏は言います。

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国際宇宙ステーションの微小重力ではどうか？そうでもない。実験が成功すれば、彼らの箱は地球上では作れないほど長いテスト部品を生産できるようになるだろう。

研究者たちは、近い将来、宇宙飛行士が大量生産された部品、例えばナットやボルトを交換する必要が生じた場合、地球から部品を調達する必要がなくなり、ナットやボルトの形をした外皮をこのような箱に収めて樹脂を充填するだけで済むようになると想像している。

しかし研究者たちは長期的な展望も考えている。宇宙で非常に長い部品を作れれば、宇宙居住施設の構造物などの大規模な建設プロジェクトをスピードアップできると研究者たちは考えている。また、居住施設に電力を供給するソーラーパネルや居住施設が熱くなりすぎないようにするラジエーターの構造フレームの形成にも使えるかもしれない。

宇宙で物を作ることには、重要な利点もいくつかある。ロケットを実際に見たことがある人なら、ロケットは印象的だが、それほど幅が広くないことが分かるだろう。国際宇宙ステーションや中国の天宮のような大型構造物が、何年もかけてモジュールを一つずつ組み立て、少しずつ打ち上げられる理由の1つだ。

今日のミッション計画者は、望遠鏡やその他の宇宙船をその小さな貨物スペースに詰め込むために多大な労力を費やす必要がある。たとえば、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡には、テニスコートほどもある広大なサンシールドがある。それをロケットに収めるために、エンジニアはそれを慎重に折り畳み、JWST が目的地に到着したら展開する複雑なプロセスを計画する必要があった。地球軌道上で組み立てられる太陽電池パネル 1 枚ごとに、ロケットに詰め込む太陽電池パネルが 1 枚減ることになる。

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もう一つの重要な利点はコストだ。インフレ調整後の宇宙打ち上げコストは、1981年に最初のスペースシャトルが打ち上げられて以来、20倍以上下がっているが、それでも貨物1ポンド当たり1,000ドル以上は宇宙に打ち上げるのにかかる。宇宙は今や中小企業や小規模な学術研究グループにとっても手の届く範囲にあるが、最後の1オンスでも価格に大きな差が出る。

月や火星のような他の惑星に関しては、思想家や計画者たちは長い間、そこにすでに存在する物質、つまり月の表土や火星の土壌、そして両惑星で凍っている水を利用することを考えてきた。しかし、地球の軌道では、それはそれほど簡単ではない。（建築家がヴァン・アレン放射線帯を建築材料に変えることはできない。）

エクブロー、ニッサー、そして同僚たちは、樹脂を噴射する手法が優れているかもしれないと期待している。宇宙空間で精巧な部品や複雑な回路を作ることはできないが、小さな部品ひとつひとつが減ることで、宇宙飛行士が自分で運ばなければならない部品がひとつ減ることになる。

「最終的な目的は、この製造プロセスを他の研究者にも利用可能にし、アクセスできるようにすることです」とニッサー氏は言う。