インフレータブル宇宙居住施設

インフレータブル居住施設または拡張可能居住施設は、打ち上げ後に内部容積が増大する、宇宙空間での生活を支えることができる加圧テントのような構造物です。一定の質量に対してより大きな容積の生活空間を提供するために、宇宙用途での使用が頻繁に提案されています。

膨張式宇宙居住施設の最初の正式な設計と製造は1961年にグッドイヤー社によって宇宙ステーションの設計が製作されたときに行われました（ただし、この設計は飛行することはありませんでした）。^{[1] 1989年に}ジョンソン宇宙センターの人間システム部門によって発表された提案では、直径16メートル（52フィート）の球形の月面居住基地が月面に部分的に埋まるという概要が示されました。

国際宇宙ステーションにはトランスハブ（トランス・ハビテーションの造語）と呼ばれる膨張式モジュールが提案され、^[2]後に民間企業のビゲロー・エアロスペースがこの設計を復活させ、さまざまな民間・商業用途に利用しようとした。^[3]^[4]

工事

インフレータブル宇宙居住施設の構造は、設計目的によって決まります。しかし、一般的な要素には、大気を保持するために使用される柔軟な空気袋の周囲に、ケブラーやマイラーなどの耐久性の高い素材を織り合わせた層が含まれます。モジュールの形状は、内部の大気と外部の真空の圧力差によって維持されます。インフレータブルビゲローエアロスペースモジュールには、軌道への打ち上げ時に構造サポートを提供する内部コアがあります。

進行中の研究

現在、主な研究分野はシエラスペースとNASAによって行われています。NASAは現在、惑星表面居住施設とエアロックユニットを備えた膨張式月面基地を研究しており^[5]、これは初期プロトタイプ段階にあり、地球近傍および惑星間有人探査宇宙船に拡張可能な技術の宇宙構造を利用する概念提案を行っています。^[6]

ビゲロー・エアロスペース開発事業

ビゲローエアロスペースは、1998 年の設立から 2020 年の閉鎖まで、NASA と連携して膨張式宇宙居住施設に関する先駆的な研究開発を行ってきました。2021 年にはシエラスペースが設立され、NASA と提携して膨張式宇宙居住施設の開発を継続しました。

Bigelow - 拡張可能なアクティビティモジュール

ビゲロー拡張活動モジュール（BEAM）は、現在は解散したビゲロー・エアロスペース社がNASAとの契約に基づき、 2016年から少なくとも2020年まで国際宇宙ステーション（ISS）の仮モジュールとして試験するために開発した実験用の拡張型宇宙ステーションモジュールである。2016年4月10日にISSに到着し、 ^[7] 4月16日にステーションに結合され、2016年5月28日に拡張および加圧された。

ビゲロー - 商業宇宙ステーション

ビゲロー次世代商業宇宙ステーションは、2種類の拡張可能な宇宙居住モジュールで構成され、2010年半ばに発表されました。^[8] ステーションの最初の構築は2014年/ 2015年に発表され、2つのサンダンサーモジュールと1つのB330モジュールで構成される予定でした。^[9] ビゲローは、最大9つのB330モジュールで100,000立方フィート（2,800 m ³）の居住空間を含む宇宙ステーションの設計構成を公表しました。 ^{[10] 2011年にB330は最終設計となり、建設が開始されました。ビゲローは、2010年10月から、最初の構成（2つの}サンダンサーモジュールと1つのB330モジュール）を「スペースコンプレックスアルファ」と公に呼び始めました。^[11]

2020年3月、ビゲローは従業員88名全員を解雇した。2024年1月現在、^{[アップデート]}同社は休眠状態にあり、現在は倒産したとみなされている。^[12]^[13] 2021年4月、シエラスペースが設立され、前身のビゲローエアロスペースが行っていたように、インフレータブル宇宙居住施設の開発を継続した。

NASA 多目的宇宙探査機

2011年初頭、NASAは、最長2年間のミッションで最大6人の乗組員の健康を促進することを目的とした人工重力宇宙居住施設を含む、長期有人宇宙輸送車両の概念提案を提出した。マルチミッション宇宙探査車両（MMSEV）と呼ばれるこの部分G トーラスリング遠心分離機は、標準的な金属フレームとインフレータブル宇宙船構造の両方を活用し、0.11～0.69G（1.1～6.8m/s ²または3.6～22.3ft/s ²）を提供する。^[6]^[14]

MMSEVに関連するものとして、2011年に提案されたISS遠心分離機デモがある。これは、マルチミッション宇宙探査機用の大型トーラス遠心分離機宇宙居住施設の最終設計の準備段階の実証プロジェクトである。この構造は、外径30フィート（9.1メートル）、リング内部の断面積は30インチ（760ミリメートル）で、0.08～0.51G（0.8～5メートル/秒²または2.6～16.4フィート/秒^{2 ）の加速度を発生する。この試験・評価用遠心分離機は、ISS乗組員の}睡眠モジュールとなる能力を持つ。^[6]

シエラスペース - LIFE ハビタット

LIFE（Large Integrated Flexible EnvironmentまたはLarge Inflatable Fabric Environment）は、現在シエラスペースによって開発されている膨張式宇宙居住施設です。^[15]^[16]提案されているオービタルリーフ商業宇宙ステーションには、複数のLIFE居住施設が設計に組み込まれています。

月面居住地

月面居住地は、NASAがアルテミス計画のために提案した膨張式居住地です。

ロッキード・マーティンのインフレータブル居住空間

ロッキード・マーティンは膨張式居住施設を開発しており^[17]^[18]、当初の用途はスターラボ宇宙ステーションのメインモジュールであった。しかし、このモジュールはキャンセルされ、エアバスが開発した硬質モジュールに置き換えられた。

マックススペースインフレータブル居住空間

スタートアップ企業のマックス・スペースは、インフレータブル居住施設を開発している。^[19]^[20]

中国語モジュール

中国は膨張式モジュールを開発中であり、小型モジュールは2024年9月27日に実況19号で打ち上げられた^。[21]

利点

他のすべての要因が同じであれば、大気圏を移動する際に乗り物が受ける空気力学的負荷は、その直径の二乗に比例して増加します。したがって、下層大気圏を安全に、かつ燃料効率よく上昇するには、打ち上げ機の直径を最小限に抑える必要があります。対照的に、真空中を移動するように設計された乗り物は、空気力学を考慮せずに設計できます。居住空間の直径は、打ち上げ機 (および必要に応じて再突入機) の直径によって厳密に制限されないため、インフレータブルは、一定の質量に対してより大きな居住空間容積を持つことができます。
いくつかの設計では、宇宙ゴミに対する耐性が高められています。例えば、B330は従来のアルミニウムシェル設計よりも優れた弾道保護を提供します。 ^[22]
いくつかの設計では、より高いレベルの放射線遮蔽が提供される。例えば、B330は国際宇宙ステーションと同等かそれ以上の放射線防護を提供し、「二次放射線の危険な影響を大幅に軽減します。」^[22]

飛行体験

1965 年のボスホート 2 号ミッションでは、史上初の船外活動に膨張式エアロックが採用されました。

2019年現在、宇宙を飛行した唯一の設計は、ビゲロー・エアロスペース社のジェネシスI、ジェネシスII、ビゲロー・エクスパンダブル・アクティビティ・モジュールです。

参照

惑星表面の構造
火星への厳しい有人ミッション
月の植民地化
カテゴリー:人間の居住地
人間の前哨地（人工的に作られた管理された人間の居住地）
インフレータブルアンテナ実験

参考文献

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外部リンク

NASAの月面コロニー構想
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NASAの膨張式宇宙居住施設に関する歴史

[1] 「GPN-2003-00106 - インフレータブルステーションコンセプト」。2012年2月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。

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