宇宙建築

宇宙建築は、宇宙空間における居住環境の設計と構築に関する理論と実践です。^{[1]この宇宙建築のミッションステートメントは、}アメリカ航空宇宙学会（AIAA）の設計エンジニアリング技術委員会（DETC）の航空宇宙建築小委員会がヒューストンの世界宇宙会議で主催した第1回宇宙建築シンポジウムの参加者によって2002年に作成されました。

小委員会は、2008 年にAIAAの独立した宇宙アーキテクチャ技術委員会 (SATC) の地位に昇格しました。SATC は、 AIAA ASCEND、国際環境システム会議 (ICES)、国際宇宙会議 (IAC)、米国土木学会 (ASCE)地球と宇宙会議など、いくつかの会議で定期的に技術セッションを開催しています。

SpaceArchitect.org は、より幅広い参加を呼びかけている SATC から派生したものです。そのメンバーシップは基本的に SATC の上位集合であり、AIAAからは独立しています。

建築家を宇宙計画に参加させる慣習は、宇宙開発競争から生まれたものですが、その起源はもっと以前から見ることができます。建築家の参加が必要になったのは、宇宙ミッションの期間を延長し、宇宙飛行士の最低限の生存ニーズを超えたニーズに対応したいという要望からでした。

宇宙建築に関する研究の多くは、 NASA、ESA、JAXA、CSA、ロスコスモス、CNSAなど、世界の宇宙機関の軌道上宇宙ステーション、月面・火星探査船、地上基地の設計コンセプトに焦点を当ててきました。

大規模な政府主導の宇宙プロジェクトと大学レベルの概念設計という歴史的なパターンにもかかわらず、宇宙観光の出現により宇宙建築の仕事の見通しは変化しつつあります。

宇宙船の設計に対する建築的アプローチは、建築環境全体を対象としたものです。建築と工学（特に航空宇宙工学）の分野を組み合わせ、工業デザイン、生理学、心理学、社会学などの多様な分野も関わってきます。

地球上の建築と同様に、構成要素やシステムを超えて、デザインの成功に影響を与える問題を幅広く理解することが試みられています。^[2]宇宙建築は、人類が宇宙で生活し、働くことができるようにするために、さまざまなニッチな建築の形式を借用しています。これには、「小さな住宅、小さなアパート/家、車両のデザイン、カプセルホテルなど」に見られるようなデザイン要素が含まれます。^[3]

現在、いくつかの機関で宇宙建築の専門教育が行われています。ヒューストン大学内の学術機関であるササカワ国際宇宙建築センター (SICSA)では、宇宙建築の理学修士課程を提供しています。SICSA は、企業や宇宙機関との設計契約も行っています。ヨーロッパでは、ウィーン工科大学 (TU Wien)と国際宇宙大学が宇宙建築の研究に携わっています。TU Wien では、宇宙建築の EMBA 課程を提供しています。

宇宙建築における「空間」という言葉は、英語の「outer」と「space」に由来する宇宙の定義を指しています。 「 outer」は「外側に位置する、または外側に向かっている、外部の、外部」と定義でき、中英語で1350年から1400年頃に生まれました。^{[4] 「}空間」は「領域、範囲、広がり、時間の経過」であり、 1300年に遡る 古フランス語の「espace 」の隠語です。 「espace」はラテン語の「部屋、領域、距離、時間の範囲」のspatiumから来ており、起源は定かではありません。 ^[5] 宇宙建築において、宇宙空間について話す場合、通常は地球の大気圏外の宇宙領域を意味し、すべての地球体の大気圏外とは対照的です。これにより、この用語には月や火星の表面などの領域を含めることができます。

アーキテクチャー（ architect）は、 architectと-ure を組み合わせた造語で、1563年に中世フランス語の architecteから来ています。この用語はラテン語に由来し、以前はarchitectus で、ギリシャ語の arkhitektonに由来しています。Arkitekton は「マスタービルダー」を意味し、arkhi-「チーフ」とtekton「ビルダー」の組み合わせから来ています。^{[6]人間の経験は建築の中心であり、これが宇宙建築と}宇宙船工学 の主な違いです。

宇宙建築の用語については議論がある。宇宙建築は建築原理を宇宙に応用する建築の専門分野であると考える人もいる。一方、ミシガン大学のセオドア・W・ホール氏は宇宙建築家をジェネラリストとみなし、従来建築（地球に根ざした建築または地上建築）と考えられているものはより広い宇宙建築のサブセットであると考えている。 ^[7] 宇宙を飛行する構造物は、資金調達、開発、建設、打ち上げ、運用において、当分の間、地球上のインフラと人員に大きく依存し続ける可能性が高い。したがって、これらの地上の資産のどれだけを宇宙建築の一部と見なすべきかは議論の余地がある。宇宙建築という用語の専門的性質は、ある程度の解釈の余地がある。

人類が宇宙を旅するというアイデアは、1865年のジュール・ヴェルヌの『月世界旅行』のようなSF小説で初めて発表された。この物語では、ミッションの詳細（乗組員3人、宇宙船の大きさ、フロリダの発射場）が、100年以上後に行われたアポロ月面着陸と驚くほど似ている。ヴェルヌのアルミニウム製カプセルには、折りたたみ式の望遠鏡、つるはしやシャベル、銃器、酸素発生器、さらには植える木など、旅に必要な装備が棚に並べられていた。湾曲したソファが床に組み込まれ、宇宙船の先端近くの壁や窓にははしごで行くことができた。^[8] 発射体が弾丸のような形をしているのは、地上から銃で発射されたためであるが、高加速力が生じるため、人間を宇宙に輸送する方法としては実現不可能である。人類を宇宙に送り込むには ロケットが必要になるだろう。

ロケット動力による宇宙旅行についての最初の本格的な理論的著作は、1903年にコンスタンチン・ツィオルコフスキーによって出版された。宇宙飛行学の父であるツィオルコフスキーは、宇宙エレベーター（エッフェル塔にヒントを得た）、外周に沿って人工重力を作り出す回転する宇宙ステーション、エアロック、船外活動（EVA）用の宇宙服、食料と酸素を供給する閉鎖生態系、宇宙での太陽光発電などのアイデアを考案した。^[9] ツィオルコフスキーは、人類が宇宙を占領することは人類にとって避けられない道であると信じていた。1952年、ヴェルナー・フォン・ブラウンは雑誌の連載記事で、独自の居住可能宇宙ステーションのコンセプトを発表した。彼の設計は以前のコンセプトを改良したものだったが、彼はそれを直接一般に公開するというユニークな方法をとった。回転する宇宙ステーションは3つのデッキを持ち、航行援助、気象観測所、地球観測所、軍事プラットフォーム、そして宇宙へのさらなる探査ミッションのための中継地点として機能することになっていた。^{[10] 1968年の映画}『2001年宇宙の旅』 に描かれた宇宙ステーションの設計は、フォン・ブラウンの作品に由来していると言われています。フォン・ブラウンはその後も月や火星へのミッション計画を考案し、そのたびにコリアーズ・ウィークリー誌に壮大な計画を発表しました。

1961 年 4 月 12 日のユーリイ・ガガーリンの飛行は、人類初の宇宙飛行でした。このミッションは必要な第一歩でしたが、ガガーリンは宇宙を観察するための小さなのぞき窓が付いた椅子に座らざるを得ませんでした。これは宇宙での生活の可能性とは程遠いものでした。その後の宇宙ミッションにより、低軌道での生活環境と生活の質は徐々に改善されました。移動のためのスペースの拡大、身体運動療法、衛生設備、食事の質の向上、レクリエーション活動はすべて、ミッション期間の延長を伴いました。建築が宇宙に関与するようになったのは 1968 年で、レイモンド・ローウィ率いる建築家と工業デザイナーのグループがエンジニアの反対を押し切り、NASA を説得してスカイラブ軌道実験室に観察窓を設置しました。 [ ^11] この画期的な出来事は、宇宙船の設計に人間の心理的側面が導入されたことを示しています。宇宙建築が誕生しました。^{[中立性は議論されています]}

建築理論の主題は、宇宙建築に広く応用されています。ただし、いくつかの考慮事項は宇宙のコンテキストに特有のものになります。

紀元前1世紀、ローマの建築家ウィトルウィウスは、すべての建物には3つの要素、つまり強度、実用性、美しさが備わっているべきだと言いました。^[12] ウィトルウィウスの著書『建築について』は、古典古代からこのテーマで唯一現存する著作であり、その後数千年にわたって建築理論に大きな影響を与えました。宇宙建築においても、これらは私たちが最初に考慮する事項の一部です。しかし、宇宙での生活という途方もない課題により、居住空間の設計は主に機能上の必要性に基づき、装飾はほとんどあるいは全く施されていません。この意味で、私たちが知っている宇宙建築は、形態は機能に従うという原則を現代建築と共有しています。

理論家の中には^{[誰? ]、}ウィトルウィウスの三位一体の異なる要素を結び付ける人もいます。 ヴァルター・グロピウスは次のように書いています。

「美」は、課題の科学的、技術的、形式的な前提条件をすべて完璧に習得することに基づいています...機能主義のアプローチは、ロマンチックな装飾や冗談なしに、オブジェクトをその時代の独自の仮定に基づいて有機的にデザインすることを意味します。 ^[13]

宇宙建築が学問として成熟するにつれ、地球の場合と同様に、建築設計の価値に関する対話が始まるでしょう。

宇宙建築理論の出発点は、人類が居住してきた地上の極限環境の探索と、こうした環境と宇宙との類似点の形成である。 ^[14] たとえば、人類は海底の潜水艦や地表下のバンカー、南極大陸で生活し、技術の助けを借りて 、燃え盛る建物、放射能汚染地域、成層圏に安全に侵入してきた。空中給油により、エアフォースワンは事実上無期限に空中に留まることができる。 ^[15] 原子力潜水艦は電気分解によって酸素を生成し、一度に何ヶ月も潜水したままでいられる。^[16] これらの類似点の多くは、宇宙システムの設計の非常に有用な参考資料となり得る。実際、宇宙ステーションの生命維持システムと緊急着陸用の宇宙飛行士生存装備は、それぞれ潜水艦の生命維持システムと軍のパイロットの生存キットと驚くほど類似している。

宇宙ミッション、特に有人ミッションには、広範囲にわたる準備が必要である。地上の類似環境は設計の洞察を提供するだけでなく、類似環境は宇宙用途の技術をさらに開発し、宇宙飛行士の乗組員を訓練するためのテストベッドとしても機能することができる。フラッシュライン火星北極研究ステーションは、カナダの遠隔地デボン島にある火星協会が維持している模擬火星基地である。このプロジェクトは、実際の火星ミッションにできるだけ近い条件を作り出すことを目標とし、理想的な乗組員数の確立、機器の「現地」テスト、最適な船外活動スーツと手順の決定を試みる。^[17]微小重力 での船外活動の訓練を行うために、宇宙機関は水中訓練とシミュレーター訓練を幅広く活用している。NASAの水中訓練施設である中性浮力実験室には、スペースシャトルの貨物室と国際宇宙ステーションのモジュールの実物大模型がある。宇宙類似環境での技術開発と宇宙飛行士の訓練は、宇宙での生活を可能にするために不可欠である。

宇宙建築の基本は、宇宙での身体的および精神的健康を設計することです。地球では当たり前のこととして扱われている空気、水、食料、ゴミ処理などは、細部まで配慮して設計する必要があります。筋肉の萎縮や宇宙が身体に及ぼすその他の影響を軽減するには、厳しい運動療法が必要です。宇宙ミッションは（最適には）期間が決まっているため、孤立によるストレスにつながる可能性があります。この問題は、遠隔地の研究ステーションや軍事任務で直面する問題と似ていますが、非標準的な重力条件は、不慣れな気持ちやホームシックを悪化させる可能性があります。さらに、限られた変化のない物理的空間に閉じ込められると、少人数の乗組員の間で人間関係の緊張が高まり、その他の否定的な心理的影響にもつながるようです。^[18] これらのストレスは、地球上の家族や友人と定期的に連絡を取り、健康を維持し、レクリエーション活動を取り入れ、写真や植物などの身近なアイテムを持って行くことで軽減できます。^[19] これらの心理的対策の重要性は、1968年のソ連の「DLB月面基地」の設計で理解することができます。

...月面のユニットには偽の窓が付いており、モスクワの季節に合わせて変化する地球の田園風景を映し出す予定だった。エアロバイクには同期した映画映写機が装備されており、宇宙飛行士はモスクワから「乗車」して戻ってくることができた。^[20]

打ち上げの制約により、宇宙に何かを運ぶことの難しさは、宇宙建築の物理的形状に大きな影響を与えてきました。^{[21]これまでの宇宙居住施設はすべて、モジュラー建築設計を採用しています。現代の}打ち上げロケット のペイロードフェアリング寸法（通常は幅だけでなく高さも）により、宇宙に打ち上げられる剛性部品のサイズが制限されます。宇宙に大規模な構造物を建設するこのアプローチでは、複数のモジュールを別々に打ち上げ、その後手動で組み立てます。モジュラー建築は、トンネルシステムに似たレイアウトになり、特定の目的地に到達するには、多くの場合、複数のモジュールを通過する必要があります。また、加圧室の内径または幅が標準化され、機械や家具が円周に沿って配置される傾向があります。これらのタイプの宇宙ステーションと地上基地は、通常、1つまたは複数の方向にモジュールを追加することによってのみ拡張できます。モジュラー建築では、十分な作業スペースと居住スペースを見つけることが大きな課題となることがよくあります。解決策として、柔軟な家具（折りたたみ式テーブル、レール付きカーテン、展開式ベッド）を使用して、さまざまな機能に合わせてインテリアを変え、プライベートスペースとグループスペースの仕切りを変更できます。空間建築の形状に影響を与える要因の詳細については、「多様性」セクションを参照してください。

ウジェーヌ・ヴィオレ＝ル＝デュクは、異なる材料には異なる建築形態を用いるべきだと主張した。[ ^22]これは宇宙建築において特に重要である。打ち上げに伴う質量の制約により、技術者は適切な材料特性を持つより軽量な材料を探すことを強いられる。さらに、太陽光照射量の急激な変化による急速な熱膨張や、粒子や原子酸素の衝撃による腐食など、軌道上の宇宙環境に特有の課題には、独自の材料ソリューションが必要となる。産業革命が新素材を生み出し、新たな建築の可能性を切り開いたように、材料技術の進歩は宇宙建築の展望を変えるだろう。^[23]炭素繊維は、その高い強度対重量比から、すで宇宙ハードウェアに組み込まれている。宇宙の主要構造部品に炭素繊維やその他の複合材料が採用されるかどうかの調査が進行中である。最も適切な材料を使用し、その性質をそのまま残すことを支持する建築原理は、材料への忠実性と呼ばれている。

宇宙建築の軌道上の状況と地球上の建築との顕著な違いは、軌道上の構造物は自重を支える必要がないことである。これは、物体が自由落下する際の微小重力状態によって可能になる。実際、スペースシャトルのロボットアームなど、多くの宇宙ハードウェアは軌道上でのみ機能するように設計されており、地球表面では自重を持ち上げることができないでしょう。^[24] また、微小重力により、宇宙飛行士は他の物体に適切に拘束されていれば、実質的にあらゆる質量の物体を、ゆっくりではあるが動かすことができる。したがって、軌道上の環境での構造上の考慮事項は地上の建物の場合とは大きく異なり、宇宙ステーションを組み立てるための最大の課題は通常、部品を無傷で打ち上げて組み立てることである。地球外表面での建造物は、やはり自重を支えられるように設計する必要があるが、その重量は局所的な重力場の強さに依存する。

有人宇宙飛行は現在^{[いつ？ ]}地球上で多くの支援インフラを必要とします。これまでのすべての有人軌道ミッションは、政府が指揮してきました。宇宙ミッションを管理する組織体は通常、国家宇宙機関であり、米国の場合は NASA、ロシアの場合はロスコスモスです。これらの機関は連邦レベルで資金提供されています。NASA では、フライト コントローラーがリアルタイムのミッション運用と NASA センターでの現場作業を担当しています。宇宙船に関するほとんどのエンジニアリング開発作業は民間企業に委託されており、それらの企業が下請け業者を雇うこともありますが、基礎研究や概念設計は研究資金を通じて学界で行われることが多いです。

宇宙の境界を越えるが軌道速度には達しない構造物は、弾道建築物とみなされます。スペースプレーンの場合、その建築物は旅客機、特に小型ビジネスジェット機の建築物と多くの共通点があります。

2004年6月21日、マイク・メルヴィルは完全に民間の資金で宇宙に到達した。スペースシップワンと呼ばれるこの機体は、スケールド・コンポジッツ社が開発したもので、民間が運用する弾道宇宙観光用のスペースプレーン艦隊の実験的前身である。運用可能なスペースプレーンモデルであるスペースシップツー（SS2）は、 B-29スーパーフォートレスサイズの運搬機ホワイトナイトツーによって高度約15キロメートルまで運ばれる。そこからSS2は切り離されてロケットモーターを噴射し、機体を約110キロメートルの遠地点まで運ぶ。SS2は地球周回軌道に乗るようには設計されていないため、弾道または航空宇宙アーキテクチャの一例である。^[25]

スペースシップツーの機体の構造は、これまでの宇宙船によくあるものとは多少異なっている。これまでの機体の、機械類が突き出ていてわかりにくいスイッチがたくさんある雑然とした内部とは異なり、このキャビンは現代の宇宙船というよりは、SFの世界から出てきたような外観をしている。スペースシップツーと運搬機はどちらも、金属ではなく軽量の複合材料で作られている。 ^[26] スペースシップツーの飛行中に無重力状態になると、ロケットモーターが停止し、騒音と振動がなくなる。乗客は地球の曲率を見ることができる。^[27] キャビンを取り囲む多数の二重窓からは、ほぼすべての方向の景色が見える。クッション付きの座席は床に平らに倒れ、浮遊スペースを最大化する。^[28] 常時加圧された内部は、宇宙服の必要性をなくすように設計される。

軌道アーキテクチャは、地球または他の天体の周りを周回するように設計された構造物のアーキテクチャです。現在運用されている軌道アーキテクチャの例には、 国際宇宙ステーションと再突入機のスペースシャトル、ソユーズ宇宙船、神舟宇宙船があります。歴史的な宇宙船には、ミール宇宙ステーション、スカイラブ、アポロ宇宙船があります。軌道アーキテクチャは通常、無重力状態、太陽放射線と宇宙放射線からの大気圏と磁気圏の保護の欠如、急速な昼夜サイクル、および軌道上のデブリ衝突のリスクに対処します。さらに、再突入機は、無重力と大気圏再突入中に経験する高温と加速度の両方に適応する必要があります。

国際宇宙ステーション（ISS）は、現在宇宙にある唯一の恒久的な居住構造物です。アメリカンフットボール場ほどの大きさで、乗組員は6人です。居住容積は358m³で、アメリカの18輪トラック2台の荷台よりも広い内部空間があります。^[29] しかし、宇宙ステーションの微小重力環境のため、壁、床、天井が必ずしも明確に定義されているわけではなく、加圧されたすべての領域が居住および作業スペースとして使用できます。国際宇宙ステーションはまだ建設中です。モジュールは、主にスペースシャトルを使用して打ち上げられ、非活性化されるまで、宇宙ステーションに搭乗している作業員の助けを借りて、その乗組員によって組み立てられました。ISSモジュールは、シャトルのペイロードベイ（直径4.6メートルの円筒形）にかろうじて収まるように設計および構築されることがよくありました。^[30]

宇宙ステーションでの生活は、地上での生活とは非常に興味深い点で異なっている。宇宙飛行士は、通常、物体を互いに「浮かべる」。例えば、クリップボードを軽く押すと、クリップボードは部屋の反対側にある受信機まで滑って移動する。実際、宇宙飛行士はこの習慣に慣れすぎて、地球に戻ったときにはもう機能しないことを忘れてしまうことがある。^[31] ISSの宇宙飛行士の食事は、参加国の宇宙食を組み合わせたものである。各宇宙飛行士は、飛行前に個人用のメニューを選択する。多くの食事の選択は、宇宙飛行士の文化的な違いを反映している。例えば、朝食はベーコンと卵、朝食は魚介類（それぞれ米国とロシアの場合）である。^{[32]最近では、日本のビーフカレー、キムチ、 [33]} 、メカジキ（リビエラ風） などの珍味が、軌道上の基地で提供されるようになった。^[34] ISSの食料の多くは乾燥食品かMREスタイルの袋に密封されているため、宇宙飛行士はシャトルやプログレス補給ミッションで比較的新鮮な食料を得られることに非常に興奮している。食料は、食卓に限られたままにすることで微小重力下での食事を容易にするパッケージに保存される。使用済みのパッケージやゴミは回収して、利用可能な宇宙船に積み込んで処分する必要がある。 廃棄物管理は地球上ほど簡単ではない。ISSには、宇宙飛行士のお気に入りのレジャー活動の1つである地球と宇宙を観察するための窓が多数ある。太陽は90分ごとに昇るため、24時間の睡眠サイクルを維持するために「夜」には窓が覆われる。

シャトルが低地球軌道で運航しているとき、ISSは緊急時の安全な避難場所としての役割を果たします。最近のハッブル宇宙望遠鏡整備ミッション中にISSの安全性に頼ることができなかったため（軌道傾斜角が異なるため）、バックアップのシャトルが発射台に呼び出されました。そのため、ISSの宇宙飛行士は、ミッションに支障をきたすような何かが起こった場合にシャトルの乗組員に避難するよう求められるかもしれないという心構えで活動しています。国際宇宙ステーションは、多くの国々による巨大な協力プロジェクトです。船内には多様性と寛容の雰囲気が広がっています。これは、完全に調和しているという意味ではありません。宇宙飛行士は、地球上の同僚と同じようなフラストレーションや人間関係の争いを経験します。

宇宙ステーションでの典型的な一日は、乗組員の居住区にある防音ブース内で午前 6 時に起床することから始まる。^[35] 宇宙飛行士は、寝袋が壁に直立した状態で縛られていることに気づくだろう。宇宙では向きは重要ではないからだ。宇宙飛行士の太ももは垂直から約 50 度持ち上げられる。^[36] これは無重力状態でのニュートラルな姿勢であり、地球で一般的な「座る」または「立つ」姿勢では極度に疲れる。宇宙飛行士はブースから這い出て、その日の科学実験、ミッション コントロール会議、地球人とのインタビュー、さらには宇宙遊泳やスペース シャトルの到着について他の宇宙飛行士と雑談することもある。

ビゲロー・エアロスペースは、 NASAがトランスハブ構想の開発から得た膨張式宇宙構造物に関する2つの特許を取得するというユニークな措置を講じた。同社は現在、膨張式モジュール技術の商業開発の独占権を持っている。^[37] 2006年7月12日、実験用宇宙居住施設ジェネシスIが低地球軌道に打ち上げられた。 ジェネシスIは、生命科学実験のペイロードを運ぶことさえも含め、膨張式宇宙構造物の基本的な実現可能性を実証した。2番目のモジュールであるジェネシスIIは、2007年6月28日に軌道に打ち上げられ、前任者に対するいくつかの改良点をテストした。その中には、リアクションホイールアセンブリ、誘導用の精密測定システム、9台のカメラの追加、モジュール膨張用の改良されたガス制御、および改良された搭載センサースイートがある。^[38]

ビゲロー社の建築は依然としてモジュール式だが、膨張式の構成により、剛性モジュールよりも内部容積がはるかに大きくなる。ビゲロー社のフルスケール生産モデルであるBA-330は、ISS最大のモジュールの2倍以上の容積を持つ。膨張式モジュールは剛性モジュールにドッキングすることができ、特に乗組員の居住区や作業区に適している。NASAは、10年以上前にトランスハブ構想を放棄した後、2009年にビゲロー社のモジュールをISSに取り付けることを検討し始めた。^[39] モジュールは、構造的サポートのために強固な内部コアを持つ可能性が高い。周囲の使用可能空間は、異なる部屋やフロアに分割できる。ビゲロー社の拡張可能活動モジュール（BEAM）は、 SpaceX CRS-8貨物ミッション中に、 SpaceX Dragonの非加圧貨物トランクに積まれ、2016年4月10日にISSに到着した。^[40]

ビゲロー・エアロスペースは、多くのモジュールを独自に打ち上げ、独自の宇宙計画に資金を投じることができないさまざまな企業、組織、国に貸し出すことを選択するかもしれない。このスペースの用途としては、微小重力研究や宇宙製造などが挙げられる。あるいは、部屋、天文台、さらには娯楽用のパッド入りジムとして多数のビゲロー・モジュールで構成されたプライベート宇宙ホテルが誕生するかもしれない。太陽系での長期宇宙ミッションの居住区として、このようなモジュールを使用するという選択肢もある。宇宙飛行の驚くべき点の1つは、宇宙船が大気圏を離れると、空気力学的形状は問題にならないということだ。たとえば、宇宙ステーション全体にトランス・ルナ・インジェクションを適用し、月を通り抜けることも可能だ。ビゲローは、モジュールを月面や火星の表面システム向けにも改造する可能性を表明している。しかし、同社は2020年3月から廃業している。^[41]

月面建築は理論上も実践上も存在する。今日^{[いつ? ]、一時的な人間の拠点の}考古学的遺物が月面上にそのまま残されている。アポロ月着陸船の降下段階5つが、表側の赤道地域のさまざまな場所に直立しており、人類の地球外への試みを暗示している。月の起源に関する主要な仮説は、月の岩石サンプルが分析されるまで現在の地位を獲得しなかった。^[42] 月は人類が故郷から冒険した中で最も遠い場所であり、宇宙建築は人類を生かし、人間として機能することを可能にした。

月への航海中、アポロ宇宙飛行士は司令船（CM）と月着陸船（LM）の2つの「部屋」から選択することができた。これは映画「アポロ13」で見ることができる。この映画では、3人の宇宙飛行士がLMを緊急時の救命ボートとして使わざるを得なかった。2つのモジュール間の移動は加圧ドッキングトンネルを通じて可能であり、これはモジュールを切り替えるために宇宙服を着用する必要があったソビエトの設計に対する大きな利点であった。司令船には、3枚の厚いガラス板でできた5つの窓があった。アルミノケイ酸塩でできた内側の2枚のガラス板は、客室の空気が宇宙に漏れないようにしていた。外側のガラス板は、デブリシールドと、大気圏再突入に必要な熱シールドの一部の役割を果たした。CMは、飛行を成功させるために必要なすべてのシステムを備えた高度な宇宙船であったが、内部容積が6.17 m ³あり、3人の宇宙飛行士にとっては窮屈だと考えられる。^{[43]宇宙ステーションには}トイレがない（宇宙飛行士は嫌われている「排泄チューブ」と排泄袋を使用していた） などの設計上の弱点があった。宇宙ステーションの到来により、廃棄物管理と水再生技術を備えた効果的な生命維持システムがもたらされるだろう。

月着陸船は2段式だった。上昇段と呼ばれる加圧された上段は、真空の宇宙空間でのみ作動する、初の真の宇宙船だった。下降段には、下降用のエンジン、着陸装置とレーダー、燃料と消耗品、有名なはしご、そして後のアポロ計画で使用された月面車が搭載された。段階分けの背後にある考え方は、飛行後半で質量を減らすことであり、地球から打ち上げられた多段式ロケットで使用されたのと同じ戦略である。月着陸船のパイロットは、月への降下中に立ち上がった。着陸は、手動バックアップモードによる自動制御によって達成された。月着陸船にはエアロックがなかったため、宇宙飛行士を月面歩行に送り出すためには、キャビン全体を避​​難させる（空気を宇宙に排出する）必要があった。生存するために、月着陸船の宇宙飛行士は両方とも、この時点で宇宙服を着用しなければならなかった。月着陸船は、設計目的を十分に果たした。しかし、設計プロセス全体を通じて大きな未知数が残っていました。それは、月の塵の影響です。

月面を歩いたすべての宇宙飛行士は、月面の塵を持ち込み、月周回軌道ランデブー中に月着陸船とその後の月着陸船を汚染した。これらの塵粒子は真空中で払い落とすことはできず、アポロ16号のジョン・ヤングは、小さなカミソリの刃のようなものだと表現した。人類が月で生活するためには、塵の軽減は真剣に取り組まなければならない多くの課題の1つであることがすぐに認識された。

2004 年の宇宙探査ビジョンに続く探査システム アーキテクチャ スタディでは、アポロの前身機と同様の機能を持ちながら、いくつかの重要な違いがある新しいクラスの乗り物の開発が推奨されました。スペース シャトル プログラムの人員と地上インフラの一部を保持するため、打ち上げ機にはシャトル由来の技術が使用されることになりました。次に、乗組員と貨物を同じロケットで打ち上げるのではなく、小型のアレス I で乗組員を打ち上げ、大型のアレス Vで重い貨物を運ぶことになりました。2 つのペイロードは低地球軌道でランデブーし、そこから月に向かうことになりました。アポロ月着陸船は月の極地に到達するのに十分な燃料を運ぶことができませんでしたが、アルタイル月着陸船は月のどの部分にもアクセスできるように設計されていました。コンステレーション計画が実現するためには、アルタイルと地上システムが同等に必要であったが、2010年のスペースシャトル退役後の米国の軌道へのアクセスのギャップを縮めるために、オリオン宇宙船の開発に重点が置かれていた。

NASAでさえ、コンステレーションのアーキテクチャを「ステロイドを投与されたアポロ」と表現しています。^{[44]それでも、実績のある}カプセル設計への回帰は、多くの人々に歓迎されています。^[45]

火星の建築物は、火星の表面で人間の生活を維持するために設計された建築物であり、これを可能にするために必要なすべての支援システムです。表面の水氷の直接サンプル採取^[46]と、過去10年以内の間欠泉のような水の流れの証拠^{[47]により、火星は太陽系で液体の水、ひいては}地球外生命を見つけるのに最も可能性の高い地球外環境となっています。さらに、いくつかの地質学的証拠は、火星が遠い過去には地球規模で暖かく湿っていた可能性があることを示唆しています。激しい地質活動が地球の表面を作り変え、人間の最も古い歴史の証拠を消し去っています。しかし、火星の岩石は地球の岩石よりもさらに古い可能性があるため、火星を探査することは、地球上の生命の起源を含む、地球自身の地質学的進化の物語を解明するのに役立つ可能性があります。^[48] 火星には大気がありますが、その表面圧力は地球の1％未満です。表面重力は地球の約38％です。火星への人類の探検はまだ行われていませんが、火星の居住地の設計については重要な研究が行われています。火星の建築は通常、地球から輸入して組み立てられた建築と、現地の資源を活用した建築の 2 つのカテゴリに分類されます。

ヴェルナー・フォン・ブラウンは、有人火星探査の技術的に包括的な提案を最初に思いついた人物です。アポロのような最小限のミッションプロファイルではなく、フォン・ブラウンは 10 機の巨大な宇宙船からなる艦隊に 70 人の宇宙飛行士を乗せるという構想を描きました。各船は低地球軌道で建造され、1 機が完全に組み立てられるまでに 100 回近くの打ち上げが必要でした。宇宙船のうち 7 機は乗組員用で、3 機は貨物船として指定されました。火星への航海中に船間で乗組員と物資を輸送するための小型の「ボート」の設計さえありました。この航海は、最小エネルギーのホーマン転移軌道をたどる予定でした。このミッション計画では、片道約 8 か月の移動時間と火星での長期滞在が伴うため、宇宙での長期生活施設が必要になります。火星に到着すると、艦隊は火星軌道に突入し、7 機の有人船が地球に戻る準備ができるまでそこに留まります。貨物船に保管されている着陸グライダーと、それに付随する上昇段だけが火星表面に移動する。グライダーの着陸を容易にするために、膨張式居住施設が着陸帯とともに表面に建設される。フォン・ブラウンの提案では、必要な推進剤と消耗品はすべて地球から持ち込まれることになっていた。一部の乗組員は、火星の軌道上からの観測と船のメンテナンスのため、ミッション中も客船に残った。^[49] 客船には直径20メートルの居住球があった。平均的な乗組員はこれらの船で長い時間を過ごすため（約16か月の移動と火星軌道上での交代勤務）、船の居住施設の設計はこのミッションの不可欠な部分であった。

フォン・ブラウンは、無重力状態に長時間さらされることがもたらす脅威を認識していた。彼は、共通の質量中心の周りを回転するように客船を繋ぐか、または船団の横に漂う自己回転ダンベル型の「重力セル」を組み込んで、乗組員に毎日数時間の人工重力を与えることを提案した。^[50] フォン・ブラウンの提案当時、地球外の太陽放射線の危険性についてはほとんど知られておらず、より手ごわい課題となるのは宇宙放射線であると考えられていた。^{[49] 1958年の}ヴァン・アレン帯 の発見は、地球が高エネルギー太陽粒子から保護されていることを証明した。ミッションの地上部分では、膨張式居住空間は居住空間を最大化したいという願望を示唆している。フォン・ブラウンが、遠征隊のメンバーを、船間の往来や交流が盛んなコミュニティの一部とみなしていたことは明らかである。

ソ連は火星の有人探査の研究を行い、1960年と1969年に、それほど壮大ではないミッション設計（ただし、エキゾチックな技術は少なくない）を考案した。^[51] 最初の計画では、惑星間移動に電気推進を使用し、発電所として原子炉を使用した。人間の乗組員と原子炉を組み合わせた宇宙船では、原子炉は通常、放射線の安全性のために乗組員の居住区から最大距離に配置され、多くの場合、長い棒の端に配置されます。1960年のミッションの興味深い要素は、表面構造でした。不整地用の車輪を備えた「列車」が、着陸した研究モジュールから組み立てられ、その1つは乗組員のキャビンでした。列車は火星の表面を南極から北極まで横断することになっており、今日の基準から見ても非常に野心的な目標でした。^[52] TMK などの他のソ連の計画では、火星表面への着陸に関連する多額の費用を避け、有人（乗組員）による火星のフライバイを提唱しました。アポロ8号のような月面フライバイミッションは、着陸よりもリスクの少ない他の惑星への人類の滞在を拡大します。初期のソ連の提案のほとんどは、不運なN1ロケットを使用した打ち上げを求めていました。また、アメリカの同等の計画よりも乗組員が少ないのが一般的でした。^[53] 初期の火星建築のコンセプトは、一般的に地球低軌道での組み立て、地球から必要な消耗品をすべて持ち込むこと、作業エリアと居住エリアを指定することを特徴としていました。現代の火星探査の見方は同じではありません。

人類を火星に着陸させ、生存させ、そして地球に帰還させるのに何が必要かを真剣に研究すると、そのミッションに必要な総質量はただただ驚くべきものになります。問題は、数年にわたる火星ミッションで少人数の乗組員が消費する量の消耗品（酸素、食料、水）を打ち上げるには、質量の大部分が推進剤である非常に大きなロケットが必要になることです。これが、複数回の打ち上げと地球軌道上での組み立てが必要になる理由です。しかし、物資を満載したそのような宇宙船を軌道上で組み立てることができたとしても、それを火星に送るには追加の（大量の）推進剤が必要になります。宇宙船を地球軌道から火星遷移軌道に投入するために必要なデルタv 、つまり速度の変化は、毎秒数キロメートルです。宇宙飛行士を火星の表面に送り、そして帰還させることを考えると、すべてを地球から持ってくるとすると膨大な量の推進剤が必要になることがすぐにわかります。これは、宇宙探査イニシアチブに応じて NASA が開始した 1989 年の「90 日間調査」で得られた結論です。

いくつかの技術が火星探査の見通しを変えた。最も強力なのは、その場での資源利用である。地球から輸入した水素と火星の大気圏からの二酸化炭素を使用して、サバティエ反応を利用してメタン（ロケットの推進剤）と水（飲料用および電気分解による酸素生成用）を製造することができる。地球から持ち込まれた推進剤の必要性を減らすもう1つの技術は、エアロブレーキングである。エアロブレーキングでは、大気圏の上層を何度も通過してすくい取り、宇宙船の速度を落とす。これは時間のかかるプロセスであるが、食料や物資の貨物輸送の速度を落とすのに最も有望である。NASAのコンステレーション計画では、月面に恒久的な基地が実証された後、火星に人間を着陸させることを求めているが、基地の構造の詳細は確立されていない。最初の恒久的な居住地は、乗組員がプレハブの居住モジュールを同じ場所に着陸させ、それらを連結して基地を形成することで構成される可能性が高い。^[54]

火星ミッションのこれらの現代的な経済モデルのいくつかでは、乗組員の規模が最小限の 4 人または 6 人にまで縮小されるのが見られます。このような社会的関係の多様性の喪失は、バランスのとれた社会的反応を形成し、完全なアイデンティティ感覚を形成する上での課題につながる可能性があります。 ^[18] したがって、長期ミッションを非常に小さな乗​​組員で実行する場合には、乗組員の賢明な選択が最も重要になります。役割の割り当ては、火星ミッションの計画におけるもう 1 つの未解決の問題です。数百日続くミッションのうち、着陸が数分しかかからず、その着陸がいずれにせよ自動化される場合、「パイロット」の主な役割は時代遅れです。役割の割り当ては、表面で行う作業に大きく依存し、宇宙飛行士は複数の責任を負う必要があります。表面構造に関しては、おそらくビゲロー エアロスペースによって提供される膨張式居住区は、居住空間を最大化するための可能なオプションのままです。後のミッションでは、火星のレゴリス混合物からレンガをシールドまたは主要な気密構造部品として作成できます。^[54] 火星の環境は、肌にぴったりとフィットするバイオスーツのような宇宙服の設計にさまざまな可能性をもたらします。

さまざまなレベルの建築および工学的分析を伴う、いくつかの具体的な居住地設計案が提出されている。最近の提案の1つであり、NASAの2015年火星居住地コンペティションの優勝者であるのは、火星氷の家である。設計コンセプトは、地球で製造された膨張式圧力保持膜の内側に氷を層状に3Dプリントした火星表面居住地である。完成した構造物は半透明で、いくつかの波長の有害な放射線を吸収しながら、可視スペクトルの光を約50％透過する。居住地は、自律型ロボット宇宙船とボットによって完全にセットアップおよび構築されることが提案されているが、居住地が完全に構築されテストされたら、約2〜4人の居住者による居住が想定されている。^{[55] [56]}

ロボットによる偵察や開拓ミッションが、人類による他の惑星の探査に先立って行われることは広く認められている。どの特定の目的地に人類の探査者を送るべきかについて十分な情報を得た上で決定するには、地上の最高の望遠鏡が提供できる以上のデータが必要である。例えば、アポロ月面着陸の着陸地点の選択には、レンジャープログラム、ルナオービタープログラム、サーベイヤープログラムという3つの異なるロボットプログラムのデータが利用された。人間が送られる前に、ロボット宇宙船が月面の地図を作成し、軟着陸の実現可能性を証明し、テレビカメラで地形を間近に撮影し、土壌をすくって分析した。^[57]

ロボット探査ミッションは、一般的に、特定の波長に敏感なカメラ、望遠鏡、分光計、レーダー装置、加速度計、放射計、粒子検出器など、さまざまな科学機器を搭載するように設計されている。これらの機器の機能は通常、科学データを返すことであるが、テレプレゼンスを通じて宇宙船の状態を直感的に「感じ」、探査対象の領域を無意識に把握できるようにすることも可能である。その良い例は、日本の月周回衛星SELENEに搭載されたHDTVカメラである。純粋に科学的な機器を代わりに持ち込むこともできたが、これらのカメラにより、生来の感覚を使って月の探査を感知することができる。

地球外の目的地を探索するための現代的でバランスのとれたアプローチには、いくつかの探索段階が含まれており、各段階で次の段階に進むための根拠を示す必要があります。人間による探索の直前の段階は、人間中心のセンシング、つまり、実際に自分で探索しているような感覚を人間にできるだけリアルに与えるように設計されたセンシングと言えます。さらに、宇宙における人間のシステムとロボット システムの境界線は、必ずしも明確ではありません。原則として、環境が厳しいほど、ロボット技術はより重要になります。ロボット システムは、その目的が宇宙での居住を容易にすること、または生理的感覚の範囲を宇宙に拡張することである場合、広く宇宙建築の一部と見なすことができます。

宇宙建築の将来は、宇宙における人類の存在の拡大にかかっている。単一の政権によって開始された政府主導の探査ミッションの歴史的モデルでは、宇宙構造物は、設計ライフサイクルが数年または数十年しかない小規模な居住施設や軌道モジュールに限定される可能性が高い。^[要出典]設計、つまり建築は一般的に固定されており、宇宙飛行士自身からのリアルタイムのフィードバックはない。地球上で広く行われている既存の居住施設の修復やアップグレードの技術は、短期的な探査目標の下では開発されそうにない。探査が複数の政権または国際的な性格を帯びるようになれば、居住者自身による宇宙建築開発の見通しはより広がるだろう。民間の宇宙観光は、宇宙開発と宇宙輸送インフラを加速できる方法である。 ヴァージン・ギャラクティックは、軌道船「スペースシップスリー」の計画を示している。宇宙観光の需要は限りないものである。月面公園や金星クルーズを想像するのは難しくない。宇宙を航行する種族となるもう一つの動機は、惑星防衛です。

宇宙ミッションの典型は、地球に衝突する小惑星を迎撃するミッションです。核爆発を利用して小惑星を分割または偏向させるのは、せいぜいリスクを伴います。このような戦術は、地球に衝突する小惑星の破片の量を増やすことで、問題を悪化させる可能性があります。 ロバート・ズブリンは次のように書いています。

爆弾を小惑星の軌道を逸らすために使うのであれば、無計画に発射するわけにはいかない。爆弾を爆発させる前に、小惑星を徹底的に調査し、地質を評価し、その知識に基づいて地下の爆弾の配置を慎重に決定し、正確に位置を特定する必要がある。現場には、測量士、地質学者、採鉱者、掘削者、解体専門家からなる人間のクルーがいて、仕事を正しく行う必要がある。^[58]

このような乗組員を遠く離れた小惑星に派遣するのであれば、小惑星の軌道を変えるよりリスクの少ない方法があるかもしれない。もう一つの有望な小惑星衝突緩和戦略は、衝突日よりかなり前に乗組員を小惑星に着陸させ、小惑星の質量の一部を宇宙に転用して軌道をゆっくりと変えることである。これは、小惑星の質量を推進剤とするニュートンの第3法則によるロケット推進の一種である。核兵器の爆発か質量転用のいずれを用いるにせよ、このミッションを達成するには、相当数の人間の乗組員を何ヶ月も、場合によっては何年も宇宙に送り込む必要があるかもしれない。^[59] 宇宙飛行士がどのような場所で生活するのか、宇宙船はどのようなものになるのかといった疑問は、宇宙建築家が考える問題である。

宇宙に行く動機が実現すれば、最も深刻な脅威を軽減する作業を開始できます。宇宙での宇宙飛行士の安全に対する最大の脅威の 1 つは、太陽フレアによる突然の放射線イベントです。アポロ 16 号と 17 号のミッションの間に発生した 1972 年 8 月の激しい太陽嵐は、宇宙飛行士が月面で放射線にさらされていた場合、致命的な結果を招いた可能性があります。^[60] 宇宙での放射線に対する最もよく知られている保護はシールドです。特に効果的なシールドは、宇宙飛行士を取り囲む大きなタンクに入れられた水です。^[61] 残念ながら、水の質量は 1 立方メートルあたり 1000 キログラムです。より実用的なアプローチは、ピークイベント中に宇宙飛行士が退避できる太陽「嵐シェルター」を構築することです。^{[62]しかし、これが機能するためには、}津波警報システムが沿岸住民に差し迫った危険を警告するのと同じように、宇宙飛行士に迫り来る嵐を警告するための宇宙天気放送システム が必要です。おそらくいつの日か、ロボット宇宙船の艦隊が太陽の近くを周回し、太陽活動を監視し、危険な粒子の波が宇宙の居住地域に到達する前に貴重な数分間の警告を送信するでしょう。

宇宙における人類の長期的な将来がどうなるかは誰にも分からない。おそらく、太陽系のさまざまな世界を探索し、いくつかの小惑星を逸らすことで日常的な宇宙飛行の経験を積んだ後、非モジュール式の宇宙居住地とインフラを構築する可能性が出てくるだろう。^[要出典]そのような可能性には、電気のみを使用してペイロードを宇宙に打ち上げる月面のマスドライバーや、閉鎖生態系を持つ回転式スペースコロニーなどがある。テラフォーミングの初期段階にある火星では、住民は表面を歩くのに単純な酸素マスクだけを必要とするかもしれない。いずれにせよ、そのような将来には宇宙建築が必要である。

• エンジニアと建築家のための宇宙建築教育 - 地球外の設計と計画、Haeuplik-Meusburger と Bannova 著、2016 年
• 国際宇宙ステーション - 地球外の建築、デイヴィッド・ニクソン、2016年
• スペースアーキテクチャー：デザイン研究の新たなフロンティア、ニール・リーチ（編）、2014年
• 宇宙飛行士のための建築 - アクティビティベースのアプローチ、Haeuplik-Meusburger著、2011年^[63]
• 『Out of this World - The new Field of Space Architecture』スコット・ハウ、ブレント・シャーウッド編、2009年

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  2010 年の構成の国際宇宙ステーション
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  多くの生命維持技術は潜水艦から応用されています。
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  ソユーズ宇宙船がミールコアモジュールにドッキングした。
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  火星軌道ランデブーを実行する仮想の宇宙船。
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  1989 年の火星表面での活動を描いた絵画。
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  ベルナル球体は非モジュール型空間建築の一例です。
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  宇宙コロニーを回転させることによって人工重力を作り出すことができます。
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  ダイソン球は宇宙空間に宇宙居住地を建設し、さまざまな宇宙物体の周りにダイソン球を形成するための構造物である。

ウィキメディア・コモンズには、宇宙建築に関連するメディアがあります。

• 航空宇宙建築 – 建築デザインの分野
• インフラ – 社会に役立つ施設やシステム
• インフラベースの開発 – 長期的なインフラ投資に基づく開発
• 惑星表面建設 – 惑星表面の構造物の建設
• 研究ステーション – 科学研究のための施設
• 宇宙植民地化 – 地球外での恒久的な人類居住の概念
• シャクルトン・エナジー・カンパニー – 月の採掘のための機器と技術を開発するために設立された会社
• 宇宙望遠鏡、宇宙観測所とも呼ばれる – 天体を研究するための宇宙の機器
• 宇宙観光 – レクリエーション目的の有人宇宙旅行
• 地下建設 – 地下構造物の設計と建設に関する工学分野
• 水中建設 – 水中環境での産業建設

• スペースアーキテクト
• 宇宙建築出版物
• 笹川国際宇宙建築センター（SICSA）
• カレン工科大学 2015 年に、この宇宙建築理学修士課程は、カレン工科大学の学際的な大学院プログラムとして機械工学科に変更されました。
• 国際宇宙大学 (ISU)
• 国際環境システム会議（ICES）
• フラッシュライン火星北極研究ステーション (FMARS)
• 人間の活動（睡眠、衛生、食事、仕事、余暇）に応じた宇宙居住施設（アポロ、サリュート、スカイラブ、ミール宇宙ステーション、シャトル、国際宇宙ステーション）の評価