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火星居住地は、火星上で人間が居住できる仮想的な場所です。[2] [3]火星の居住地は、空気中に酸素がほとんど存在せず、極寒、低気圧、高放射線などの表面条件に対処する必要があります。 [4]あるいは、居住地を地下に設置することもできます。これはいくつかの問題を解決するのに役立ちますが、新たな困難を生み出します。[5]
課題の1つは、建築資材を火星の表面に輸送するコストが非常に高いことです。2010年代までに、1個のレンガあたり約200万ドルと推定されました。[6]火星の重力は地球よりも低いですが、太陽放射と温度サイクルが強く、加圧された居住空間に空気を封じ込めるには高い内部力が必要です。[7]
これらの制約に対処するため、建築家たちは、火星の現地での材料と建設と、火星の現地以外での建設との間の適切なバランスを理解するために取り組んできました。[8]たとえば、1つのアイデアは、現地で入手可能なレゴリスを使用して放射線被ばくを防ぐことです。また、別のアイデアとしては、透明な氷を使用して無害な光が居住地に入るようにすることです。[8]火星の居住地の設計には、圧力、温度、地元の材料、特に水など、現地の状況の研究も含まれます。[8]
概要
火星の居住地にとっての大きな課題は、人工的な環境を維持し、強烈な太陽放射から身を守ることです。人間は常に加圧された環境を必要とし、火星の有毒な大気から身を守る必要があります。別々の構造物間を移動するには、圧力服か火星探査車が必要になるため、居住地をつなげておくと便利です。最大の問題の一つは、火星に到達することにあります。つまり、地球の大気圏を脱出し、火星への旅を続け、最終的に火星の表面に着陸する必要があります。役に立つ点の一つは火星の大気です。火星の大気は空気ブレーキを可能にするため、安全に着陸するために推進剤を使って機体を減速させる必要性が低くなります。しかし、火星の表面に物質を移送するために必要なエネルギー量は、単に軌道に乗る以上の課題です。1960年代後半、米国はサターンVロケットを開発しました。このロケットは、3人の乗組員を乗せて月面まで往復する1回の打ち上げに必要な質量を軌道に乗せることができました。この偉業を達成するには、特別に設計されたハードウェアがいくつか必要で、月周回ランデブーと呼ばれる技術の開発が必要でした。月周回ランデブーは、月周回軌道上でのランデブーのために降下用および上昇用の宇宙船を調整する計画でした。火星では、同様の技術には、有人降下・上昇用宇宙船と短期滞在用表面居住施設を組み合わせた火星エクスカーションモジュールが必要になります。その後の計画では、降下・上昇用宇宙船と表面居住施設が分離され、新しい設計アーキテクチャを使用して、降下用、表面滞在用、および上昇用の宇宙船が別々に開発されました。2010年には、スペース・ローンチ・システム、またはその発展型が、オリオン宇宙船を利用して、火星での有人ミッションに必要なペイロード容量と品質を持つものとして構想されています。
火星の居住地における課題の1つは、気候、特に適切な場所で適切な温度を維持することです。[9]電子機器や照明は、外の気温が極端に変動している場合でも、熱を発生し、空気中に上昇します。[9] [10]
火星の居住地のアイデアの1つは、火星の洞窟や溶岩洞を利用することであり、そのような構造を利用するために膨張式エアロックが火星洞窟プロジェクトによって提案されました。 [11]溶岩洞に住むというアイデアは、放射線、温度変動、火星の太陽光などからの保護を強化できる可能性があるため提案されています。 [12]地下で生活する利点は、地上に放射線シールドを作成する必要がないことです。[13]別のアイデアは、人間の到着前にロボットを使用して基地を建設することです。[13]
必要に応じて、空気と食料の供給を助けるために生きた植物やその他の生物を使用することは、設計に大きな影響を与える可能性があります。[14]エンジニアリングの要求と運用上の目標がどのように相互作用するかを示す例として、減圧温室エリアがあります。これにより、空気圧を維持するための構造上の要求が軽減されますが、関連する植物はその低圧でも生き残る必要があります。極端に言えば、植物がどの程度の低圧で生き残り、有用であり続けることができるのかという疑問が残ります。[14]
火星の居住地では、例えば住民の支援の一環として、特定の種類の植物を生き延びさせることに重点を置く必要があるかもしれない。[15] NASAの火星の洞窟研究では、次のような食料と食料生産の特徴が示唆されている。[15]
この研究では、ウキクサ（Lemna minor）とミズシダ（Azolla filiculoides）という2つの植物が特に適していると指摘されており、これらは水面で生育します。[16]火星の居住地は、温室設計や農業の要素を取り入れて、これらの食料源の条件をサポートする必要があるでしょう。
歴史的に、宇宙ミッションでは、スカイラブのように、一定量の食料を食べて、地球から補給される非増殖性の食糧供給が一般的でした。大気に影響を与え、食糧供給を強化するために植物を使用する実験は、2010年代に国際宇宙ステーションで行われました。
もう一つの問題は廃棄物管理です。スカイラブではすべての廃棄物が大きなタンクに入れられましたが、アポロとスペースシャトルでは尿は宇宙に放出されるか、袋に入れて地球の大気圏に再突入することができました。
閉鎖系における環境維持の考慮事項には、二酸化炭素の除去、気圧の維持、酸素の供給、温度と湿度、火災の防止などがある。閉鎖系におけるもう1つの課題は、さまざまな物質からの排出物、ほこり、煙による汚染を防ぐことである。火星における懸念の1つは、火星の土壌の微細なほこりが居住区や装置に入り込む影響である。ほこりは非常に細かく、太陽電池パネルなどの表面に蓄積する。[17]
関連技術
必要となる技術や専門知識の可能性のある分野:
コンテクスト
火星居住区は、火星基地とインフラ技術の集合体の一部として考えられていることが多い。[18]例としては、火星船外活動服、火星探査車、航空機、着陸船、貯蔵タンク、通信構造物、採鉱、火星移動装置（例：土木機械）などが挙げられる。[18]
火星の居住地は、火星上の人間の探検、前哨基地、または植民地という文脈で存在する可能性がある。[19]
空気
人間の居住地を作る際には、適切な気温、適切な気圧、そして大気の組成を維持することが考慮される。
人間は純粋な酸素を呼吸することが可能だが、アポロ1号の火災では純粋な酸素の大気が関与していたとされている。そのため、火星の居住地には追加のガスが必要になるかもしれない。1つの可能性は、火星の大気から窒素とアルゴンを採取することだが、これらは互いに分離するのが難しい。[20]その結果、火星の居住地では40%のアルゴン、40%の窒素、20%の酸素が使用される可能性がある。[20]スキューバダイビングで使用されるアルゴン呼吸ガス混合物については、 アルゴックスも参照のこと。
呼吸する空気から二酸化炭素を除去するためのコンセプトは、再利用可能なアミンビーズ二酸化炭素スクラバーを使用することです。[21] 1つの二酸化炭素スクラバーが宇宙飛行士の空気をろ過している間に、もう1つは除去した二酸化炭素を火星の大気中に放出します。そのプロセスが完了すると、もう1つが使用され、使用されたものは休止することができます。[22]
火星の居住施設が地球の大気と同程度の圧力をかけられた場合に対処しなければならない構造上の独特な力の一つは、内壁にかかる空気の力である。[7]この力は、火星表面の加圧居住施設では1平方フィートあたり2,000ポンド（9,800 kg/m 2 ）以上と推定されており、地球の構造物に比べて大幅に増加している。 [7]より近い比較対象としては、有人高高度航空機が挙げられる。有人高高度航空機は、高度にいるときに1平方フィートあたり1,100～1,400ポンド（5,400～6,800 kg/m 2）の力に耐えなければならない。[7]
地球の高度約15万フィート（28マイル（45 km））では、大気圧は火星の表面と同等になり始めます。[23]
温度
火星の居住地における課題の1つは、居住地内の適切な場所で適切な温度を維持することです。[9]電子機器や照明などは、外の気温が極端に変動している場合でも、熱を発生し、空気中に上昇します。[9] [26]火星では温度が大きく変動することがあります。たとえば、赤道では日中は華氏70度（摂氏20度）に達しますが、夜間は華氏マイナス100度（摂氏マイナス73度）まで下がります。[27]
火星の表面温度の例: [27]
- 平均気温は華氏 -80 度 (摂氏 -60 度)。
- 冬の極地では気温が−195 度 F (−125 度 C) になります。
- 夏の昼間の赤道最高気温 70 度 F (20 度 C)
一時居住と恒久居住
火星の表面での短期滞在では、居住施設に大きな容積や放射線からの完全な遮蔽は必要ない。状況は国際宇宙ステーションに似ており、そこでは個人が短期間に異常に高い放射線量を浴びて、その後立ち去る。[28]小型で軽量の居住施設は火星に輸送してすぐに使用することができる。
長期にわたる恒久的な居住施設には、受ける年間放射線量を最小限に抑えるために、はるかに大きな容積（例：温室）と厚い遮蔽物が必要である。このタイプの居住施設は火星に送るには大きすぎて重すぎるため、現地の資源を利用して建設する必要がある。可能性としては、構造物を氷や土で覆う、地下空間を掘削する、既存の溶岩洞の端を密閉するなどが挙げられる。[29]
より大きな集落では、より多くの医療スタッフを配置することができ、健康問題や緊急事態への対処能力を高めることができます。[19] 4～6人の小規模な遠征隊では医師が1人しかいないかもしれませんが、20人の前哨基地では、救急医療や救急救命の訓練を受けた人に加えて、看護師が1人以上配置できる可能性があります。[19]完全な集落では、現代の地球の病院と同レベルの医療を提供できる可能性があります。[19]
医学
火星ミッションにおける医療の問題の 1 つは、高度な医療を受けるために地球に戻ること、および少人数の乗組員で適切な緊急医療を提供することの難しさです。[19] 6 人の乗組員のうち、救急医療技術者レベルの訓練を受けた乗組員は 1 人、医師は 1 人しかいないかもしれませんが、ミッションは数年に及ぶでしょう。[19]さらに、地球との協議は 7 分から 40 分のタイム ラグによって妨げられます。[19]医療上のリスクには、放射線への曝露や重力の低下などがあり、致命的なリスクの 1 つは、宇宙飛行士が十分な遮蔽物を持たない場合、数時間または数日にわたって致死量を発生させる可能性がある太陽粒子イベントです。 [19]火星での打ち上げ、移動、居住中に銀河宇宙放射線 (GRC) と太陽粒子イベント (SPE) から身を守るための宇宙服と「ストーム シェルター」を調査するための材料テストが最近行われました。[30]医療上の備えには、保管されている医薬品や医療技術への放射線の影響も考慮する必要があります。[19]
必要となる可能性のある医療用品の1つは点滴液です。点滴液は主に水ですが、他の成分も含まれているため、血液に直接注入できます。既存の水からその場で点滴液を作ることができれば、重量のほとんどが水である地球で製造されたユニットを運ぶ重量を軽減できます。[31]この機能のプロトタイプは、 2010年に国際宇宙ステーションでテストされました。[31]
最初の有人ミッションのいくつかでは、3種類の薬剤が軌道上に持ち込まれました。制吐剤のトリメト ベンザミド、鎮痛剤の ペチジン、興奮剤の デキストロアンフェタミンです。[32]国際宇宙ステーションの時点では、宇宙飛行士はほぼ200種類の薬剤を利用でき、ロシア人とアメリカ人用に別々の薬箱がありました。[32]火星有人ミッションに関する多くの懸念の1つは、どのような薬を持っていくか、そして宇宙飛行士がさまざまな状況でそれらにどう反応するかということです。[32]
1999年、NASAのジョンソン宇宙センターは、10年調査の一環として、探査ミッションの医療面を発表しました。[19]小規模なミッションでは、4〜6人の乗組員のうち、1人を医師、もう1人を救急救命士にすることは可能かもしれませんが、20人の大規模なミッションでは看護師もいて、小手術などのオプションが可能になるかもしれません。[19]宇宙の2つの主要なカテゴリは、緊急医療と、宇宙旅行による幅広い懸念に対処するより高度な医療です。[19]非常に小さな乗組員の場合、高度な医療で幅広い問題を治療することは困難ですが、火星では全体で12〜20人のチームであれば、EMTレベルの資格に加えて、複数の医師と看護師がいる可能性があります。[19]典型的な地球の病院のレベルではありませんが、これは移行医療であり、許容されるリスクが高い非常に小さな乗組員サイズ（2〜3）に典型的な基本的なオプションを超えています。[19]
火星の住民と医療クルーの数が適度であれば、ロボット支援手術が検討できるだろう。クルーの一人が、地球からの通信による支援を受けてロボットを操作する。[33]火星の人々に関して言及されている医療状況の2つの例は、足の骨折と虫垂炎への対処法である。[33]懸念事項の1つは、医療機器の量、訓練、地球との通信の遅延時間の制限により、軽傷であるはずのものが命に関わる事態にならないようにすることである。 [33]一方通行のメッセージの遅延時間は、状況に応じて4分から24分の範囲である。[34]メッセージへの返信には、その時間、メッセージの処理と返信の作成の遅延、さらにそのメッセージが火星に届くまでの時間（さらに4分から24分）がかかる。[34]
火星ミッションにおける急性医療緊急事態のシナリオの例: [19]
宇宙飛行に関連した健康上の緊急事態の例としては、1981年にスペースシャトルコロンビア号が打ち上げ準備中だったときに窒素ガスによる不活性ガス窒息事故があった[35]。この事件では、火災のリスクを減らすために窒素で定期的にパージしたところ、5件の医療上の緊急事態と2件の死亡につながった。[35]もう一つの悪名高い宇宙関連の事故はアポロ1号の事故で、地上でのテスト中に宇宙カプセル内部の純酸素雰囲気が発火し、3人が死亡した。[36] 1988年から1995年の間に約280人の宇宙旅行者を対象にした1997年の調査では、宇宙飛行中に何らかの健康上の問題がなかったのはわずか3人だった。[37]火星表面ミッションの医療上のリスクは、宇宙飛行士が数か月間無重力状態にあった後、表面での活動をどう処理するかである。[37]地球では、宇宙飛行士は通常、宇宙船から運び出され、回復するのに長い時間がかかる。[37]
宇宙医学を参照
図書館
火星ミッションのアイデアの1つは、火星の表面に図書館を送ることです。 [38] 2008年に火星の北極表面に着陸したフェニックス着陸船には、火星初の図書館として宣伝されたDVDライブラリが含まれていました。[38]フェニックスライブラリのDVDは、ディスクの内容にアクセスできる将来の探検家に持ち込まれました。[38]過去への記念碑であると同時に未来へのメッセージでもあるこのディスクは、制作に15年かかりました。[38]ディスクの内容には、火星のビジョンが含まれています。[38]探査のアイデアの1つは、宇宙のための知識の箱舟、つまり地球に何かが起こった場合の知識の一種のバックアップです。[39]
バイオドーム2の宇宙飛行と閉ループ生物圏試験には、居住区に図書館が含まれていました。[40]図書館は塔の最上部に位置し、図書館塔として知られていました。[40] [41]
隕石の衝突
火星の居住地、特に長期滞在のためのもう一つの考慮事項は、隕石の衝突に対処する必要があることです。[42] [7] 大気が薄いため、より多くの隕石が地表に到達します。そのため、隕石が居住地の表面を突き破り、圧力の低下やシステムの損傷を引き起こす可能性があるという懸念があります。[42] [7]
2010年代には、何かが火星の表面に衝突し、2008年から2014年の間に大小のクレーターの散在パターンを形成したことが判明しました。 [43]この場合、大気は隕石が表面に衝突する前に部分的にしか崩壊しませんでした。[42]
放射線
火星には強い磁場がなく、大気が薄すぎて地球ほど多くの放射線を遮断できないため、火星の表面にいる宇宙飛行士にとって放射線被曝は懸念事項です。しかし、火星は特に表面での放射線を大幅に減らしており、火星自体が放射性物質であることは検出されていません。
火星の表土の厚さ16フィート（5メートル）は、地球の大気と同じ量の放射線を遮断すると推定されています。[44]
力
500日間の有人火星ミッションのために、NASAは基地に太陽光発電と原子力発電を使用すること、および電力貯蔵システム（バッテリーなど）を研究してきた。[45]太陽光発電の課題には、太陽光強度の低下（火星は太陽から遠いため）、塵の蓄積、定期的な砂嵐、夜間使用のための電力貯蔵などがある。[45]火星全体の砂嵐は気温を低下させ、表面に届く太陽光を減少させる。[45]これを克服するための2つのアイデアは、砂嵐中に展開される追加のアレイを使用することと、嵐の影響を受けないベースライン電力を供給するために原子力発電の一部を使用することである。[45] NASAは2010年代に火星表面ミッションのために原子力発電の核分裂システムを研究してきた。[46]ある設計では出力40キロワットが計画されていた。原子力発電の核分裂は火星表面に到達する太陽光とは無関係であり、火星表面は砂嵐の影響を受ける可能性がある。[46] [47]
もう一つの電力供給のアイデアは、太陽光発電衛星から整流アンテナ（別名レクテナ）受信機に電力を地表に送ることである。 [48] 245GHz、レーザー、その場でのレクテナ構築、および5.8GHzの設計が研究されてきた。[49]一つのアイデアは、この技術を太陽電気推進と組み合わせることで、地表の太陽光発電よりも質量を小さくすることである。[49]この電力供給方法の大きな利点は、レクテナがほこりや天候の変化の影響を受けないことであり、適切な軌道であれば、太陽光発電火星衛星は継続的に地表に電力を送出することができる。[49]
火星探査ローバーの開発では、太陽電池パネルのほこりを除去する技術が検討された。 [50] 21世紀には、火星表面の太陽電池パネルを清掃する方法が提案されている。[51]火星表面のほこりが太陽電池に与える影響は、1990年代にマーズ・パスファインダーの材料付着実験によって研究された。[52] [53] [54]
歴史
(アーティストコンセプト、2019)
火星居住地に関する初期のアイデアの 1 つは、火星の上昇・下降車両に短期滞在用の宿泊施設を設置するというものでした。この組み合わせは火星遠征モジュールと呼ばれ、基本的な探査車や科学機器などの他のコンポーネントも備えているのが一般的でした。その後のミッションでは、専用の上昇・下降と別の居住地への移行が進む傾向がありました。
2013年、ZAアーキテクツは、掘削ロボットを使って火星の地下に居住地を建設することを提案した。[5]彼らはフィンガルの洞窟にヒントを得た内装を選び、地下では高エネルギー放射線からの保護が強化されることに注目した。 [5]一方、居住地を建設しなければならない掘削ロボットを送ることと、カプセルを地表に着陸させることの難しさという問題も指摘された。[5]代替案としては、厚い氷を使って放射線から守る地上建設があるかもしれない。このアプローチには、光が入るという利点がある。[3]
2015年、極限環境向け自立型居住施設（SHEE）プロジェクトでは、火星居住施設の自律的な建設と準備のアイデアと、人間による建設のアイデアを比較検討した。後者は「リスクが高く、複雑で、コストがかかる」ためである。[55]
米航空宇宙局（NASA）
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2015年初頭、NASAは3段階の火星居住地設計・建設賞プログラムの概念計画を概説した。[56]最初の段階では設計が求められた。次の段階では廃棄された宇宙船の部品を使った建設技術の計画が求められた。第3段階では、3Dプリント技術を使って居住地を建設することだった。[56]
2015年9月、NASAは3Dプリント居住地チャレンジの優勝者を発表しました。[57] Clouds Architecture Office / SEArchによる「火星の氷の家」[58]と題された優勝作品は、着陸船モジュールのコアを囲む3Dプリントの二重氷殻を提案しました。[3] 2つのヨーロッパのチームが準優勝しました。[57]参加者は材料について多くの可能性を検討し、そのうちの1つは火星の塵から鉄とシリカを別々に精製し、その鉄を使ってシリカパネルで埋められた格子細工を作ることを提案しました。[59]居住地チャレンジには、当初165のエントリーから30のファイナリストが選ばれました。 [60] 2位の優勝者は、印刷ロボットがインフレータブルモジュールの周りに現場の材料からシールドを構築することを提案しました。[61]
地球外表面居住地を開発したNASAの他のプロジェクトとしては、X-Habチャレンジと居住システムプロジェクトがある。[62] [63]
ファビュラスのスフェロハウスも3D火星居住計画の候補で、地上と地下に階層がある。[64]提案された場所は、（キュリオシティ探査車が有名な）ゲイルクレーターで、その場所にある鉄と水の両方を使用することに重点が置かれており、うまくいけばそこで入手できるだろう。[64]火星居住地の高い圧力を維持しながら放射線から守るために、水で満たされた二重壁の球形デザインになっている。[64]
2016年、NASAは、南カリフォルニア大学の工学教授ベロク・コシュネヴィスに、火星で見つかった粉末状の材料を利用した3Dプリントプロセスである選択的分離焼結の功績により、インサイチュマテリアルチャレンジの最優秀賞を授与した。[65]
2016年にNASAラングレー研究所は火星居住地の設計の一環として、その場の水を使って概念的にはイグロに似た氷の構造物を作る「火星氷の家」を公開した。 [67]
2018年6月、NASAは3Dプリント居住チャレンジの第3フェーズ：レベル1のファイナリスト上位10名を選出した。[68]
フェーズ3: レベル1の勝者: [68]
- ALPHA チーム – カリフォルニア州マリナ・デル・レイ
- コロラド鉱山学校と ICON – コロラド州ゴールデン
- ハッセル＆EOC – カリフォルニア州サンフランシスコ
- カーン・イェーツ – ミシシッピ州ジャクソン
- マース・インキュベーター – コネチカット州ニューヘイブン
- AI. スペースファクトリー – ニューヨーク州ニューヨーク
- ノースウェスタン大学– イリノイ州エバンストン
- SEArch+/Apis Cor – ニューヨーク州ニューヨーク
- チーム ゾフェラス – アーカンソー州ロジャース
- X-Arc – テキサス州サンアントニオ
2019年5月、NASAは3Dプリント住居チャレンジの最優秀賞はAI SpaceFactoryの「Marsha」で、他にもいくつかの賞が授与されたと発表しました。 [ 69]最終チャレンジでは、参加者はロボット建設技術を使用して1/3スケールのモデルを30時間かけて構築しました。[69]
火星類似物と類似生息地の研究
模擬火星ミッションまたは火星アナログミッションでは、通常、地球上に陸上居住地を建設し、模擬ミッションを実施して、火星で直面する可能性のある問題のいくつかを解決するための措置を講じます。[70]その一例がバイオスフィア2の当初のミッションであり、これは宇宙での人間の生活をサポートおよび維持するための閉鎖生態系をテストすることを目的としていました。[71]バイオスフィア2は、熱帯雨林、サバンナ、海洋、砂漠、湿地、農業、居住空間など、いくつかの生物学的サポートエリアを備えた閉ループ生物システムに住む複数の人々をテストしました。[72]
火星アナログ比較ミッションの一例としては、2010年代のHI-SEASがあります。その他の火星アナログ研究には、火星砂漠研究ステーションや北極火星アナログスヴァールバル遠征などがあります。
ISSは火星探査の前身とも言われており、火星の居住地との関係では研究の重要性と閉鎖システムの運用の性質が指摘されました。[73]
地球高度約28マイル（45km、15万フィート）で、圧力は火星の表面圧力と同等になり始めます。[23]
レゴリス模擬物の例としては、火星のレゴリス模擬物があります（火星類似物に関する詳細情報は、火星類似物の一覧をご覧ください）。
バイオドーム
居住地として、あるいは居住地を支持する概念の一例は、火星バイオドームである。これは、人間に必要な酸素と食料を生成する生命を宿すことができる構造物である。[74]この目標を支持する活動の一例は、火星のレゴリスまたは氷を酸素に変換できるバクテリアを開発するプログラムである。[74]バイオドームの問題としては、ガスが漏れる速度と、バイオドーム内の酸素やその他のガスのレベルが挙げられる。[72]
バイオドームにとっての疑問は、圧力をどの程度まで下げても植物が生き残れるかということである。[14]ある研究では、地表の気圧を地球の気圧の1/10まで下げたところ、植物の葉からの蒸発率が上昇した。[14]これにより、植物は安定した水供給があるにもかかわらず、干ばつがあると認識した。[14] NASAが低圧で栽培をテストした作物の例としてはレタスがあり、別のテストでは、国際宇宙ステーション内の低地球軌道で標準気圧でインゲン豆が栽培された。[75]
DLRは、空気の組成、圧力、太陽放射スペクトルなど、火星の環境をシミュレートした環境でも、一部の地衣類や細菌が生存できることを発見した。 [76]地球の生物は火星の環境下で30日以上生存しており、これ以上生存できるかどうかは不明であるものの、その環境下で光合成を行っているようだと指摘されている。 [76]
火星全体を直接バイオドームに変える方法として、科学者らはシアノバクテリアの クロコクシディオプシスを提案している。[77]これは有機元素を作り出すことでレゴリスを土壌に変えるのに役立つだろう。[77]このバクテリアは地球上の極寒で乾燥した環境でも生き残れることが知られているため、火星をより居住しやすい場所にバイオエンジニアリングするための基礎となるかもしれない。[77]バクテリアが繁殖するにつれて、死んだバクテリアがレゴリスに有機層を作り、より高度な生命への道を開く可能性がある。[77]
2016年に発表された研究では、火星を模した環境でクリプトエンドリシック菌が18か月間生存したことが示された。[78] [79]
地球上では、C4光合成反応を利用する植物は顕花植物種の3%を占めるが、固定される炭素の23%を占め、トウモロコシやサトウキビなど人間の食用に人気のある種が含まれる。特定の種類の植物は、一定量の光に対してより生産的に食物を生産する可能性がある。[81]セントヘレンズ山の噴火後に不毛の地に定着したことが知られている植物には、キク科やエピロビウム属、特に窒素を固定する（共生する）能力を持つルピナス・レピドゥスなどがある。[ 82 ]根粒菌は 窒素を固定することができる。
現地リソース
現地資源利用とは、火星で見つかった材料を使って必要な材料を生産することです。火星の居住地を支えるアイデアの1つは、地下水を抽出し、十分な電力があれば水素と酸素に分解し、酸素を窒素とアルゴンと混合して呼吸可能な空気を作ることです。水素は二酸化炭素と混合してプラスチックを作ったり、メタンをロケット燃料にしたりすることができます。[84]鉄は、3Dプリントされた火星居住地の建築材料としても提案されています。[64]
2010年代には、放射線や温度などから保護するための氷の盾を建設するために、その場の水を使用するというアイデアが設計に登場しました。[67]
材料処理工場では火星の資源を利用して地球から供給される材料への依存を減らすだろう。[85]
計画されている火星2020ミッションには、火星の二酸化炭素を酸素に変換する 火星酸素ISRU実験（MOXIE）が含まれています。
火星全体を居住地に変えるには、火星内の物質を蒸発させることで空気を増やす必要がある。[83]やがて地衣類や苔が生え、やがて松の木も生えるかもしれない。[83]
サバティエ法によって火星でロケット燃料を作るという理論がある。[83]このプロセスでは、水素と二酸化炭素を使ってメタンと水を作る。[83]次のステップでは、水は水素と酸素に分解され、酸素とメタンはメタン酸素ロケットエンジンに使用され、水素は再利用される。[83]このプロセスには大量のエネルギー入力が必要なので、反応物に加えて適切な電源が必要になる。[83]
参照
- 有人火星探査車 - 人を輸送する火星探査車には、居住地と同じ要件がいくつかある
- 火星の気候
- 火星の植民地化 - 火星における人類の居住地に関する提案概念
- 宇宙線による健康への脅威 – 宇宙飛行中の電離放射線への曝露によるがんの発生
- 火星類似体のリスト
- 火星アナログ居住地 - 火星の環境をシミュレートする研究
- 火星の溶岩洞窟 – 火星の火山洞窟。高速で移動する玄武岩質の溶岩流によって形成されたと考えられている。
- 宇宙建築#火星人 – 惑星外居住構造物の建築
- ISS ECLSS – 国際宇宙ステーションの生命維持システム（国際宇宙ステーション生命維持システム）
- 火星の人工物のリスト
- 火星探査モジュール – NASA が提案した宇宙船
参考文献
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さらに読む
- 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)
- 地球外地下環境の人類による利用
- 3Dプリントハブのコンセプト30選
- 宇宙食用の植物
- 最初の火星居住建築 (AIAA-2015-4517) (さまざまな火星居住施設と技術のレビュー、2015 年]
- 宇宙で自給自足の生活 (ポッドキャストの記録、2018 年 7 月 27 日、NASA ジョンソン宇宙センター)
外部リンク
- 密閉容器の中の生命 – NASA (2010)
- 火星の居住地のテレグラフ写真ギャラリー
- 居住実証ユニット (NASA)
- 火星居住地 NASA-CR-189985 (.pdf)
- SEArch と Clouds AO プロジェクト サイトによる Mars Ice House
- 人間の健康と放射線に関する報告書（2015 年 10 月）（NASA）
- ノーマンとフォスターの3Dプリント火星居住地設計
- NASAエイムズ火星居住地画像