火星の洞窟プロジェクト

火星洞窟プロジェクトは、 NASA先端概念研究所^{[1] [2]}がフェーズII ^{[説明が必要]を通じて資金提供した2000年代初頭のプログラムであり、}火星への有人ミッションに必要 な研究および居住モジュールを配置するのに最適な場所を評価することを目的としていました。^[3]最終報告書は2004年半ばに発表されました。^[3]

火星の溶岩洞、峡谷の張り出し、その他の火星の空洞を含む洞窟やその他の地下構造物は、火星ミッションで宇宙飛行士がさらされるであろう自然現象や強烈な太陽放射からかなりの保護を提供してくれるため、有人ミッションに潜在的に有用である。また、そのようなミッションの乗組員がおそらく探している鉱物、ガス、氷、そしてあらゆる地下生命へのアクセスも提供してくれるかもしれない。^[3]

この計画では、宇宙飛行士が人間や他の地球上の生物が居住できる環境を構築するのに役立つインフレータブルモジュールやその他の構造物の設計も研究されました。^[3]

最終報告書「地球外地下環境の人類による利用」^[4]は10の部分に分かれています。

セクション 1 では、プロジェクト全体を要約し、「このプロジェクトでは、地球外の洞窟を利用するという斬新なアイデアを活用するための革新的なシステムを開発した」と主張し、データを収集するために 2 つの実験または「ミッション」がテストされたことを説明しています。

第 2 章では、「なぜ [火星の研究基地として] 洞窟なのか」という疑問を取り上げ、火星探査の足がかりとして洞窟を使用する利点について、次のようなさまざまな答えを示します。

• 洞窟内では火星の表面よりも大気の温度変化が少ないと推測されます。
• 洞窟は生命体や装備を有害な太陽放射線や銀河放射線から守ります。
• 洞窟は砂嵐や微小隕石の衝突から守ってくれます。
• 洞窟探検は、重たい掘削機材を使わずに火星の地質、歴史、生命の存在の可能性を研究することが容易になるため、重要な科学的関心事です。
• 洞窟を加圧して、人間の生命体にとってより居住しやすい状態にする能力。
• 氷や鉱物などの地下物質を簡単に抽出できます。

このセクションには、そのような洞窟の存在と場所、火星にはどのような種類の洞窟が存在するかについての推測も含まれていますが、HiRISEやTHEMISミッションなどの新しい研究によって大部分が時代遅れになっています。

セクション 3 では、利用に必要ないくつかのイノベーションを分析し、それらに技術成熟度レベルを割り当てます。たとえば、「現場発泡エアロック」というイノベーションには TRL 5 が割り当てられ、「洞窟の不活性加圧」には TRL 2 が割り当てられます。

第 4 章では、洞窟居住に必要な手順について説明します。手順は次のとおりです。

• 地球外の洞窟を発見
• 洞窟内の科学環境の保護
• 暗闇への対処（生息地内部の照明ソリューションの提供）
• 洞窟生活サポート

この出版物では、これらのトピックのそれぞれについて詳細に説明し、発光バクテリアを照明のバックアップ ソリューションとして使用するという斬新なアイデアを強調し、「ライト パイピング」技術を使用して生息地を照明することを提案しています。また、天窓と放射線防止ガラスについても詳しく説明されていますが、これはおそらく、2000 年の出版時点では高度なソーラー パネルと LED 照明技術が利用できなかったためと考えられます。

セクション 5 には、「マウスによる内宇宙ミッション」(MOMIS) と、人間版の「HUMIS」に関する情報が含まれています。このアイデアは、マウスの被験者にアルゴン呼吸混合物やその他の新しい生命維持システムを使用するなど、火星の洞窟の生息地のいくつかの側面の予備バージョンを開発することでした。MOMIS 実験は複数回実行され、成功しましたが、HUMIS 実験は調査の範囲外とみなされ、テスト サイトを見つける努力は行われましたが、行われた作業は、2004 年の春学期にペンシルベニア州立大学で行われた「洞窟宇宙生物学」探査レベルのクラスに反映されました。

セクション 6 では、実行されるさまざまなテクノロジ テストについて説明します。

まず、宇宙飛行士に「シャツの袖をまくった室内環境」を提供するために、膨張式居住施設が調査されました。記事ではさらに、洞窟の断面積が適切なサイズであれば、膨張式洞窟ライナーを洞窟内に設置して膨らませることができ、追加のサポート システムを必要とせずに済むとしています。次に、外側のライナーが洞窟の表面と接する面と圧力シールを提供し、内側のライナーが宇宙飛行士の居住施設を提供する二重ライナー システムの使用を提案しています。機械と生命維持システムは、冗長ライナーの間に配置できます。レポートでは、これらのライナーの折り畳み、製造、輸送、交換、膨張の方法も概説しています。

このセクションのもう 1 つの主なトピックは、「その場で発泡する」エアロックです。これらは、非常に不規則な開口部に形状を合わせるように設計されており、簡単に展開でき、漏れがありません。最終的に提案されたシステムは、洞窟の壁すべてまで伸びる複数の伸縮脚を備えたエアロック ユニットです。エアロックと洞窟の壁の間のスペースは、硬化し、スプレー可能な気密フォームで満たされます。

次に、報告書は、火星に存在するガス、特にアルゴンを加圧することで不活性な圧力雰囲気を作り出す方法を概説しています。これにより、人間の科学者は呼吸器のみを着用でき、完全な圧力服は必要ありません。洞窟の空間は酸素やその他の反応性ガスで満たされないようにすることが提案されています。そうしないと、洞窟の潜在的な科学的価値が失われ、内部の空気を呼吸する人間に有害になる可能性があります。

最後に、このセクションでは、洞窟内で通信ネットワークを可能にするシステムについて説明します。これは実際の洞窟 (ロバートソン洞窟) でもテストされており、帯域幅と信号強度を向上させるために将来的に変更を加えることが提案されています。

第 7 章では、惑星保護プロトコルの開発について説明し、火星の洞窟を探索する際の重要性を強調し、探索と科学調査を行うために「滅菌マイクロロボット」を使用することを提案しています。

セクション 8 には、このレポートから生まれたスピンオフ サイエンス フェアの実験と、このレポートとその作成によってもたらされたその他のアウトリーチの影響に関する情報が含まれています。このセクションでは、「溶岩洞を見つけるアクティビティ」や「マスターノーツ プログラム」などの学校向けの教育活動についても概説しています。

第9節と第10節では報告書の結論を述べ、さらに読むための参考文献を引用している。^[3]

このプロジェクトでは、コオロギとネズミが明らかな問題なくアルゴン混合物を長期間吸入できることが示されました。^[3]

このプロジェクトでは多くの教育資料が制作され、アウトリーチ活動を通じて公開された。^[3]

石灰岩洞窟システム内での無線通信を実証した。^[3]

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  直径約150メートル（492フィート）、深さ少なくとも178メートル（584フィート）の火星の穴「ジャンヌ」のHiRISE画像。
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  パヴォニス山の南東斜面にある幅 180 メートルの溶岩洞の天窓の HiRISE 画像。
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  パヴォニス山の崩壊穴に囲まれた幅 35 メートルの溶岩洞の天窓の HiRISE 画像。

• 火星探査
• 火星の植民地化
• 火星の溶岩洞

• 火星の洞窟プロジェクト
• 人類による地球外地下環境の利用 (火星の地下生活に関する 2002 年 NIAC 論文)
• 「アルシア山の洞窟」：天文学者アンドリュー・フラクノイによる火星の洞窟に関するSF小説

ニュース

• Gallegos, Emma (2009-10-21) 「天体地質学者が火星の生命の住処となり得る浅い洞窟を発見」Pasadena Star-News online 。2009-10-25閲覧。
• ハーバート W. フランケ、「Höhlen auf dem Mars」、Naturwissenschaftliche Rundschau、1998 年、第 5 号、169-175 ページ
• 「極限の生活：ペネロピ・ボストン博士へのインタビュー」、2000 年
• 惑星協会によるNASAの科学者との洞窟に関するラジオインタビュー。