ジェニファー・ヘルドマンは、最近の論文で「前例のない」という言葉を 5 回使用したことを指摘すると、笑いました。 「私はそれをチェックすべきだった」と彼女は言った。しかし、誰が彼女を責めることができますか? NASA の惑星科学者は、夢が叶ったと説明していました。それは、人間が月や火星に頻繁に旅行できるようになり、荷物を軽くすることを心配する必要がなくなるということです!
これは、ロケット会社 SpaceX が開発およびテストしている Starship と呼ばれる新しい乗り物によるものです。それは、科学者やエンジニアが満足しなければならなかったサイズと制約を打ち砕きます。宇宙に縛られた機器を骨の折れる費用のかかる小型化する必要がなくなり、打ち上げコストが下がり、打ち上げ頻度が上がることで、NASA は大きく、本当に大きく考えることができます。
ヘルドマンほどこのことに興奮している人はいません。彼女は NASA のエイムズ研究センターの宇宙科学および宇宙生物学部門と惑星系部門で働いています。彼女は月と火星の水氷の起源と進化の専門家であり、他の世界での有人探査ミッションの計画とキャンペーンに密接に関わっています。彼女の論文「SpaceX Starship Missions による火星と月の科学の加速」は、SpaceX の従業員を含む他の 20 人の研究者と共著で、いくつかの有望なニュースに先行していました。 SpaceX は、アポロ 11 号の宇宙飛行士が月に着陸した場所であるケープカナベラル近くの NASA のケネディ宇宙センターの一部である Launch Complex 39A で、スターシップ運用の準備を進めています。 「39A は神聖な宇宙飛行場です」と、スペース X の CEO 兼チーフ デザイナーであるイーロン マスクはツイートしました。 「スターシップの発射台にこれほどふさわしい場所はありません!」
ヘルドマンの使命の一部は、NASA の同僚の足元に火をつけて、スターシップでのミッションの準備をできるだけ早く開始できるようにすることです。会話の中で、ヘルドマンは、彼女のライフワークが頂点に達するのを見ることに興奮した誰かの熱意を込めて話しました. 「私たちは、人類の歴史の中でかつてなかったことに取り組んでいます」と彼女は私に言いました。 「まだ解決されていない問題について考えさせられます。これは、NASA で働く上で最もエキサイティングなことの 1 つです。教科書の裏に答えがないので、私の仕事は毎日違います。」
ヘルドマンはインタビューの中で、彼女の研究の焦点である水氷が、月や火星に人類文明を拡大するための最も価値のある要素である理由を説明し、スターシップが他の場所の生命に関する深い質問に答える前例のない機会を提供することを概説しました。太陽系で。地球の最も極端な環境のいくつかに精通しているヘルドマンも、火星に行くことを否定しませんでした.
月と火星に人類が居住するための土台をどのように築いていますか?
私は地上でのフィールドワークを行い、月や火星に似た地球上の場所に行き、システムがどのように機能するか、基礎となる物理学を理解しようとします。そうすれば、それらの教訓を月と火星に適用できます.月に長期間滞在し、そこに滞在してその場で資源を使用する必要があるため、水の氷は調査したいもののリストの一番上にあります。そして火星も同じです。人間が火星に住み、繁栄することを望むなら、その場の資源を利用する必要があります。
地上でのフィールドワークはどこで行いましたか?
水と氷を探してカナダ北極圏に行ったことがあります。そこはとても涼しいです。私は南極大陸のドライ バレーに行ったことがあります。ここは非常に寒くて乾燥しているため、火星と最もよく似た場所の 1 つです。火星で見られるのと同じように、レゴリスの乾燥した層の下に地下氷があります。私はノルウェーの北にあるスピッツベルゲン島に行きました。そこには非常に高緯度の水が永久凍土から湧き出ています。これは非常に興味深いことです。このような低温で液体の水がどのように得られるかということです。私はアタカマ砂漠で、乾いた状態で水の流れを観察する仕事をしました。ユタ州、アリゾナ州のモハベ砂漠 — 月や火星の地球外の場所に最も似ている場所を見るために極端な環境に行こうとする研究者でなければ、私は決して見ることができなかったであろう場所がたくさんあります.
お気に入りの旅行は?
南極はすごい。私が今まで行ったことのある他の場所とは違います。ドライ バレーに行くときは、マクマードの米軍基地に飛び込み、すべての装備を集め、すべての準備作業を行った後、ヘリコプターで現場に向かいます。彼らは私たちを1、2か月降ろします。ギア、食料、燃料など、必要なものをすべて持参すると、数か月後に戻ってきて迎えに来てくれます。素晴らしいです。
そんなに長く南極にいるのはどうですか?
私たちが日常生活で得ているこれらすべての生き物の快適さは、実際には私たちの生存に必要ではないことがわかります.シャワーを浴びるだけでも贅沢に思えます。なぜなら、シャワーを浴びるだけでこの水がすべて消費されるからです。建物の中に熱があること、建物があることなど、私たちが日常生活で考えていないこれらすべての小さなこと。しかし、それらがなくても生活できるようになると、身の回りに余分な派手なものがなくても、どれだけうまくやれるか、どれだけ生き残れるかがわかります.
スターシップについて教えてください。何が特別なのですか?
スターシップは、月と火星に約 100 トンのペイロードを運ぶことができる大型の再利用可能な乗り物です。これにより、より多くのペイロードを送信し、より頻繁に、そしておそらく低コストで送信できます。今のやり方では、常に質量を意識しています。コンポーネントの小型化に多額の費用をかけて、小さな質量ボックスに収まるようにしています。しかし、それが解消されれば、より多くのものを飛ばすことができます。棚から物をより簡単に取り出すことができます。また、それらをより多く飛ばしてリスクを下げることもできます。いくつかの計測器が機能しない場合でも、それで問題ありません。残りのすべての計測器からのデータがまだ残っています。それは本当に別の方法で考えています。 「これだけ多くの飛行機会を得ることができたら、どんな科学ができるでしょうか?」
人類が火星を探索して生活できるようにするために、ミッション プランナーは何ができるでしょうか?
あなたができる他の活動の洗濯物リストがあります:あなたの電力インフラストラクチャはどのようになりますか?人間がいる場所のローカル環境を特徴付けるために、電力システムに対してどのようなテストを行うことができますか?表面温度の変化は？砂嵐や大気圧の変化はありますか?人間は長期の放射線遮蔽を必要とするでしょう。さまざまな手法の有効性をテストできます。そこにたくさんの人がいるときに、どのように食べ物を育てるかを見ることができます。すでに設計されているいくつかの簡単な植物成長実験から始めることができます.備品を事前に配置できます。人間が到着する前に、必要なハードウェアの一部を持ち込んで設置することができます。着陸パッドの準備を開始できます。複数のスターシップが到着して着陸するので、ネイティブの火星の地形に着陸するのではなく、着陸パッドを作成するためのさまざまな着陸コンポーネントとテクニックを早い段階でいくつか実験して、どれが最も効果的かを確認できます.
火星に着陸するのに最適な場所はありますか?
最適な着陸地点を調べて、この作業のいくつかを行ってきました。これは、赤道に近づきたいスイートスポットを見つけたいためです。気温が高く、熱環境がより穏やかであるためです。私たちは非常に良い昼夜サイクルを持っています。ただし、地表近くに氷があるように、北緯のような十分に離れた場所にいる必要があります。氷を掘削した衝突クレーターを見てきました。氷を示唆する複数の異なるデータセットがあります。しかし、人間を送ることを検討している場所で実際に地上に出て、より細かい人間スケールのマッピングを行って、その氷の分布がどの程度であるか、どれだけ純粋であるか、どれだけ深いかを確認する必要があります.
簡単にアクセスできる氷の近くにいることが重要なのはなぜですか?
水の氷は燃料源になるので重要です。水は水素と酸素、H2 からできています。 0. ロケット燃料の主成分です。したがって、ミッション アーキテクチャの有力な候補の 1 つで、水から火星の原位置の資源を利用して、地球に帰還する宇宙船の燃料を作ることになります。また、その燃料の一部を基地で使用して、そこにいる人間をサポートしたり、歯を磨いたり、シャワーを浴びたり、植物を育てたり、それらすべてを行うこともできます.
火星の水の氷の量を知っていますか?品切れの心配はありませんか？
特に火星では、多くの氷が隔離されています。私たちはあらゆる種類のデータを持っています。ガンマ線データ、レーダー データ、地形データがあり、これと一致するモデリング結果があります。はるか北に行きたい場合は、水の氷が入っている極冠があります。大気中に少量の水があります。ということで、水量がすごい。数十億年前、火星には大量の液体の水が流れていたため、これも興味深い科学の話です。火星には液体の水がたくさんあったことを示す巨大な運河や川床が見られます。その液体の水が逃げたり凍ったりした結果、火星は地表が非常に乾燥した場所になりました。人的拠点に最適な場所を選択するだけです。
スターシップは人間の基地としてどの程度多用途に使用できますか?着陸したら何ができるでしょうか?
構造自体だけで提供される多くの建築上の多様性があります。たとえば、多くの内部ボリュームがあり、ミッションのニーズに応じてそのボリュームを再利用できます。クルーコンパートメントを持つことができます。大型宇宙船を送るための大きなスペースを確保できます。底にポッドがあるので、表面に簡単にアクセスできます。エレベーターがある場合もあるので、必要に応じてペイロードを地面に降ろすことができます。初期の飛行では、その材料の一部を使用して基地を構築することもできます.
もし生命が進化したとしたら、火星で過去の生命の化石が見つかると思いますか?
知らない。だからこそ、火星を探索するのはとても興味深いのです。そこに生命がいたかどうかはわかりません。そこにまだ生命があるかどうかはわかりません。そこには生命がなかったのかもしれません。それが10億ドルの問題ですよね？しかし、すべての条件が火星にあったようです。特に、温暖な気象条件、エネルギー源、有機要素など、地球上で生命が進化し始めたと私たちが信じている頃にはそうでした。あるとすれば、それは地球上の生命に似ていますか?違いますか？それとも、生命は両方の惑星で独立して進化したのでしょうか?いずれにせよ、その答えは深遠なものになるだろう。生命が出現することはどのくらい一般的ですか？私たちの太陽系を見て、それを他の太陽系に外挿します。これが火星が非常に興味深い理由の 1 つです。次の惑星に行くことで、これらの大局的な問題のいくつかに取り組み始めることができるからです。
あなたが書いたように、1 隻のスターシップが月に向かうと、現在よりも多くの月のサンプルが持ち帰れる可能性があります。
正しい。それは話のもう一方の端なので、あなたがそれを指摘してくれてうれしいです. Starship は再利用可能で、ペイロード容量が非常に大きいため、私たちが夢見ていたよりも多くのサンプルを返すことができます。サンプルは科学にとって信じられないほど価値があります 地球上のラボでサンプルを入手できるためです 最先端の最も高性能な機器を備えており サンプル分析を行うことができます非常に多くのサンプルを持ち帰ることができるのは、画期的な提案です。残すものを選んで選択できるため、サンプルの多様性が高くなります。
また、ユニークなサンプルを持ち帰るのにも役立ちます。たとえば、月の南極には、これらの永久に陰になっているクレーターがあるため、興味深いものです。そして、これらの暗いクレーターとその周辺には、水の氷やその他の凍った揮発性物質が存在する可能性があることを、複数のミッションが伝えています。その非常に冷たい素材のサンプルが本当に欲しいです。しかし、その冷たい物質のサンプルを地球に持ち帰るのは難しく、地球に持ち帰る際にサンプルを低温に保つ必要があります。非常に低温の冷蔵庫が必要です。そして、それは質量を意味します。そのため、現在の車両に適切なサイズの冷蔵庫を取り付けることは困難です。 Starship のようなものがあれば、そこにいくつかの大きな冷凍庫を取り付けて、サンプルを冷たく保つことができます。それらの氷を分析のために地球に持ち帰ることができます。
火星の水の流れを理解しようとしていたときのひらめきについて教えてください。
火星には、地球上のガリーのように見える特徴があります。 V 字型の水路があり、曲がりくねっており、底にぶつかるとがれきがあり、上部のくぼみが浸食されています。これは、地球上の水の流れを見ているときに予想される形態とまったく同じです。そして、それらは通常、火口の壁または斜面の側面にあります。それらは地質学的に若く、おそらく過去数百万年です。興味深いのは、最近の火星の水の流れをどのように知ることができるかということです。火星は寒すぎて乾燥しすぎており、大気は薄すぎて液体の水が存在できないと常に考えていました。
火星のガリーのほとんどを見ると、斜面の底まで達していないことがわかります。これは興味深いことです。これは、途中で水が失われていることを意味するからです。火星で水がこのように振る舞うのはなぜですか?私たちは大気がとても薄いことを知っています。気温がとても低いことはわかっています。そのため、液体の水が火星の表面にさらされると、沸騰と同時に蒸発します。そのレートをモデル化できます。水路の長さと形状を一致させるには、大量の水が地表を流れ落ちるときに失う必要がありました。また、火星の歴史の初期に膨大な量の水があったこともわかっています。これは、これらの大きな谷のネットワーク、これらの大きな水路、川床、海岸線、およびこれらすべての証拠が、過去に大量の液体の水があったことを示しているためです.
以前は自分で火星に行きたいと思っていたが気が変わったと言っていましたね。あなたは他の人に名声と栄光を持たせます。しかし、あなたが最初である必要はありません.SpaceXの生息地がより確立されたときに、赤い惑星を訪れることができます.では、行くことを考え直していただけますか?
それがどのように機能するかを確認する必要があると思います。 NASA で働いて学んだことの 1 つは、ほんの数人の宇宙飛行士でも宇宙に行けるようになるには、地上でどれだけの作業が必要かということだと思います。そして、それはすべて信じられないほど重要な仕事です。そして、すべてが同じ目標に向かっています。ですから、他の人が行けるようにするために現場で大変な仕事をしていることにとても満足していることに気づきました.
ロケット工学の父の 1 人であるコンスタンチン ツィオルコフスキーは、「地球は人類のゆりかごですが、永遠にゆりかごにとどまることはできません」と述べています。地球は、種として成熟するために成長しなければならない場所だと思いますか?
私はその引用が大好き.惑星科学を学んでいて、そこには別の世界があることに気づきました。つまり、私たちの惑星地球は素晴らしいです。仕事での研究の過程で、ほとんどの人が行くことができない場所、極端な環境に行くこと、観光地ではなく観光地でもない場所に行くことができたのは非常に幸運でした.ホテルなどがあります。私たちの自然界を理解し、感謝することができればできるほど、そしてこの惑星を持っていることがどれほど幸運であるかは、なおさら良いことです.
私たちの地球について学ぶことで、他にも魅力的な世界があることを理解できます.私たちが送った宇宙船と私たちが得たデータから、私たちはいつも驚かされます.私たちは知っていると思います。私たちは理論を展開し、私たちが見ようとしていると思うものについて考えます。そして、自然はいつも私たちを驚かせます。私たちが月をさらに探査し、火星やその先に人間を送ったとしても、それは変わらないと思います。私たちは学び続けます。それが人間の本性だと思います。探求することです。それが私たちの仕事です。
ブライアン・ギャラガーは、 の副編集者です。 ノーチラス。 Twitter @bsgallagher で彼をフォローしてください。
リード画像:Paopano / Shutterstock
