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宇宙植民地化、または地球外植民地化とは、宇宙空間や天体に人間の居住地やコロニーを建設することである。この概念は、最も広い意味では、宇宙居住施設やその他の地球外居住地など、宇宙における恒久的な人間の存在すべてに適用されてきた。[ 2 ]これには、領土の占領、地球外鉱業などの経済的または軍事的目的のための資源管理、宇宙軍に見られるような軍事演習場といった概念が含まれる可能性がある。
宇宙空間における領有権主張は、宇宙を共通の遺産と定義する国際宇宙法（ISL）によって禁止されている。国際宇宙法は、宇宙の植民地化や軍事化を防ぐことを目的としており[ 3 ] [ 4 ] 、特に静止軌道[ 3 ]や月などの限られた空間における宇宙へのアクセスと共有を規制する国際体制の確立を提唱してきた。現在までに、一時的な宇宙居住施設以外の恒久的な宇宙居住地は設立されておらず、地球外の領土や土地が国際的に主張されたこともない。現在、どの政府も宇宙コロニーを建設する計画はない。しかし、長年にわたって、特に地球外居住地に関する多くの提案、憶測、設計が行われており、かなりの数の宇宙植民地化の提唱者や団体が活動している。現在、民間の打ち上げサービスで圧倒的なシェアを誇るSpaceXは、打ち上げ・着陸システムの開発段階を超えて開発が進んでいないものの、火星への宇宙植民地化を計画している最も著名な組織である[ 5 ] 。
宇宙植民地化は、数多くの社会政治的な問題を提起する。宇宙居住の賛否両論が数多くなされてきた。植民地化を支持する最も一般的な理由は、地球に依存しない人類の生存と生命の維持、人類を多惑星種にすること[ 6 ]、惑星規模の災害（自然災害または人為災害）が発生した場合、そして宇宙の商業利用、特に宇宙における追加資源の利用可能性を通じて人類社会のより持続可能な拡大を可能にし、地球への環境破壊と搾取を減らすことである[ 7 ] 。最も一般的な反対意見には、宇宙の商品化が、環境悪化、経済的不平等、戦争などの既存の有害なプロセスを継続させ、すでに権力を持つ者の利益を増大させ、既存の主要な環境問題や社会問題の解決への投資を犠牲にする可能性があるという懸念が含まれる[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]。
必要なインフラを備えた地球外居住地の建設だけでも、技術的、経済的、社会的な課題が山積している。宇宙居住地は一般的に、多数の人間のほぼすべての（またはすべての）ニーズを満たすものとして構想されている。宇宙の環境は人間の生命にとって非常に過酷であり、特に維持管理や物資の供給に関しては容易にアクセスできない。制御された生態系生命維持システムなど、現在原始的な技術の大幅な進歩が必要となるだろう。軌道宇宙飛行のコストが高い（ SpaceX Falcon Heavyによる低地球軌道への飛行で1kgあたり約1400ドル、または1ポンドあたり640ドル）ため、宇宙居住地は現在では莫大な費用がかかるが、再利用可能な打ち上げシステムの継続的な進歩は、それを変えることを目指しており（軌道への飛行コストは1kgあたり20ドルに達する可能性がある）[ 11 ] 、自動化された製造および建設技術の開発も進められている。
宇宙植民地化は、広義には宇宙居住、宇宙人間化、宇宙居住などと呼ばれてきた。[ 12 ]狭義には、ジェラード・K・オニールが構想した宇宙居住地を指す。[ 13 ]宇宙植民地化の特徴は、入植と開発[ 14 ] 、領土主張[ 15 ]などである。
この概念は広義には、ロボットであっても恒久的な人間の存在に適用されており、[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]特に「居住地」という用語とともに、研究ステーションから宇宙の自給自足コミュニティまで、あらゆる人間の宇宙居住地に不正確に適用されている。[ 2 ]
植民地と植民地化という言葉は、地球上の植民地の歴史に根ざした用語であり、人文地理学的な用語であると同時に、特に政治的な用語でもある。宇宙におけるあらゆる恒久的な人間の活動や発展に対してこのような広範な用法は、特に植民地主義的で区別がないとして批判されてきた（下記の「反論」を参照）。[ 2 ]
この意味で、コロニーとは、領土を主張し、入植者またはその本拠地のためにそれを利用する集落のことである。したがって、人間の前哨基地は、宇宙居住地や宇宙居住地である可能性はあるものの、自動的に宇宙コロニーを構成するわけではない。[ 19 ]
特定のメカニズムや制度の存在は「臨界質量」に達した兆候であると主張する人もいる。例えば、SF作家のニール・スティーブンソンは、火星の小さなコロニーは活気のあるコミュニティの一員であるというよりも、米海軍の原子力潜水艦での生活に近いだろうと主張した[ 20 ]。一方、経済学者のカール・T・ムースとジョディ・N・ベッグスは、アメリカの文化的および司法的規範を満たすには、火星のコロニーは被告に12人の見知らぬ人からなる陪審員を提供できるだけの十分な人口が必要だと主張した[ 21 ] 。
したがって、基地の設置は植民地化の一部となり得る一方、植民地化は基地の設置にとどまらず、より多くの主張が可能なプロセスとして理解できる。これまでのところ最も長く居住されている地球外居住施設である国際宇宙ステーションは領土を主張していないため、通常は植民地とはみなされない。[ 22 ]
モリバ・ジャーは、衛星など軌道空間に対する既存のアプローチは、共同管理ではなく所有権を主張するものであるため、植民地主義的であると批判している。[ 23 ]
宇宙への平和的な人類の移住を提唱する人々の中には、地球上での植民地主義と自分たちの目標が混同されるのを避けるため、「植民地」という言葉や関連用語の使用に反対する者もいる。[ 2 ]
17 世紀前半、ジョン・ウィルキンスは『新惑星に関する論考』の中で、フランシス・ドレークやクリストファー・コロンブスのような未来の冒険家が月に到達し、そこに人が住むようになるかもしれないと示唆した。[ 24 ]宇宙植民地化に関する最初の既知の作品は、エドワード・エヴェレット・ヘイルによる1869 年の小説『レンガの月』で、これは人が住む人工衛星についてのものである。[ 25 ] 1897 年、クルド・ラスヴィッツも著書『2つの惑星』の中で宇宙植民地について書いている。ロシアのロケット科学の先駆者コンスタンチン・ツィオルコフスキーは、1900 年頃に書かれた著書『地球を超えて』の中で宇宙共同体の要素を予見した。ツィオルコフスキーは、宇宙旅行者が宇宙で温室を建て、作物を栽培する様子を想像した。[ 26 ]ツィオルコフスキーは、宇宙に行くことが人間を完成させ、不死と平和につながると信じていた。[ 27 ]宇宙植民地化について最初に語った人物の一人はセシル・ローズで、1902年に「夜空に見える星々、我々が決して到達できない広大な世界」について語り、「もしできるなら惑星を併合したい。よくそう思う。あんなにはっきりと見えるのに、あんなに遠いのを見ると悲しくなる」と付け加えた。[ 28 ] 1920年代には、ジョン・デズモンド・バーナル、ヘルマン・オーベルト、グイド・フォン・ピルケ、ヘルマン・ノールディングがこの考えをさらに発展させた。ヴェルナー・フォン・ブラウンは1952年のコリアーズ誌の記事で自身の考えを寄稿した。1950年代と1960年代には、ダンドリッジ・M・コール[ 29 ]が自身の考えを発表した。
1950年代に軌道宇宙飛行が実現した当時、植民地主義は依然として強力な国際的プロジェクトであり、例えばアメリカ合衆国が「新フロンティア」の一環として宇宙計画や宇宙全般を推進することを容易にした。[ 8 ]宇宙時代が発展するにつれ、脱植民地化が再び勢いを増し、多くの新独立国が誕生した。これらの新独立国は宇宙開発国と対峙し、国際的に宇宙法が提起され交渉される際に、反植民地主義的な立場と宇宙活動の規制を要求した。宇宙飛行能力を持つ少数の国々の間での領土の奪い合いや宇宙での軍拡競争による衝突への懸念が高まり、最終的には宇宙開発国自身もそれを共有した。 [ 4 ]これにより、1967年の宇宙条約を皮切りに、宇宙を「全人類の領域」と呼び、宇宙空間の国際的な規制と共有に関する規定を確保する、合意された国際宇宙法の文言が生まれた。
静止衛星の出現により、宇宙空間の限られた空間の問題が浮上した。1960年代、当初は通信スペクトル管理に重点が置かれていたが、国際社会は国際電気通信連合（ITU）を通じて静止軌道（GEO）帯のスロット割り当てを規制することに合意した。今日、GEOに衛星を打ち上げる計画のある企業や国は、ITUに軌道スロットを申請しなければならない。[ 30 ]かつて植民地帝国の植民地であったが宇宙飛行能力を持たない赤道諸国のグループは、1976年にボゴタ宣言に署名した。これらの国々は、静止軌道は限られた天然資源であり、その直下の赤道諸国に属するものであり、人類共通の宇宙空間の一部ではないと宣言した。この宣言は、宇宙開発国の静止軌道支配を帝国主義的であると指摘することで、その支配に異議を唱えた。[ 31 ] [ 32 ] [ 3 ]
1970年代半ばには、ジェラード・K・オニール著『ハイ・フロンティア：宇宙における人類の植民地』 [ 33 ]やT・A・ヘッペンハイマー著『宇宙における植民地』 [ 34 ]などの書籍が出版され、作家たちは宇宙植民地化の概念を取り上げ続けた。
1975年、当時2つの超大国が追求していたデタント政策の象徴として、初の国際共同宇宙ミッションが行われた。米国のアポロ宇宙船とソ連のソユーズ宇宙船が地球軌道上で約2日間ドッキングした。[ 35 ] 1977年には、初の持続的な宇宙居住施設であるサリュート6号ステーションが地球軌道に投入された。やがて最初の宇宙ステーションは、現在宇宙における最大の有人前哨基地であり、宇宙居住に最も近いISSに取って代わられた。多国間体制の下で建設および運用されているISSは、月周辺や月面など、将来のステーションの設計図となっている。[ 36 ] [ 37 ]
宇宙での生活に関する議論は、2003年に『Home on the Moon; Living on a Space Frontier』を執筆したマリアンヌ・J・ダイソン[ 38 ] 、 2006年に『Lunar Base Handbook』を執筆したピーター・エッカート[ 39 ]、そして2007年にハリソン・シュミットが執筆した『Return to the Moon』[ 40 ]などの作家によってさらに展開された。
月面活動に関する国際的な体制は国際月条約で要求されたが、現在はアルテミス協定のように多国間で開発されている。[ 41 ]既存の条約に対する脅威は、ミッション完了後の運用者による資産処分（および主権の制御）に関する規制の欠如のため、宇宙ゴミなどの分野に現れる。これまでのところ、別の天体上の居住は、有人月着陸船の一時的な居住施設のみである。アルテミス計画と同様に、中国は2030年代から国際月面研究ステーションと呼ばれる月面基地の開発を主導している。
宇宙植民地化を求める主な論拠は、人類文明と地球上の生命の長期的な存続である。[ 42 ]地球外に代替地を開発することで、地球上で自然災害や人為的災害が発生した場合でも、人類を含む地球上の種は生き残ることができる。[ 43 ]
理論物理学者で宇宙論者のスティーブン・ホーキングは、人類を救う手段として宇宙植民地化を2度提唱した。2001年、ホーキングは、宇宙に植民地を建設できなければ、人類は今後1000年以内に絶滅すると予測した。 [ 44 ] 2010年には、人類には2つの選択肢があると述べた。今後200年以内に宇宙を植民地化するか、長期的に絶滅の危機に直面するかのどちらかだ。[ 45 ]
2005年、当時のNASA長官マイケル・グリフィンは、宇宙植民地化を現在の宇宙飛行計画の究極の目標として挙げ、次のように述べた。
… 目標は単なる科学的探査だけではありません …時間とともに人類の居住範囲を地球から太陽系へと拡大していくことも目標の一つです …長期的には、単一惑星種は生き残れません …人類が何十億年も生き残りたいのであれば、最終的には他の惑星に移住しなければなりません。現在、技術はこのようなことをほとんど想像できないレベルです。私たちはまだ黎明期にいます …私が言っているのは、いつかは分かりませんが、地球上よりも地球外に住む人間のほうが多くなる日が来るということです。月に住む人がいるかもしれません。木星や他の惑星の衛星に住む人がいるかもしれません。小惑星に居住地を作る人がいるかもしれません …私は人類が太陽系を植民地化し、いつかはそれを超える日が来ることを知っています。[ 46 ]
元米国国務省職員のルイス・J・ハレ・ジュニアは、 Foreign Affairs誌（1980年夏号）に、宇宙植民地化は世界規模の核戦争の際に人類を守るだろうと書いた。[ 47 ]物理学者のポール・デイヴィスも、地球上の人類の生存を脅かす惑星規模の大惨事が発生した場合、自給自足のコロニーが地球を「逆植民地化」して人類文明を復興できるという見解を支持している。作家でジャーナリストのウィリアム・E・バロウズと生化学者のロバート・シャピロは、地球外に人類文明の「バックアップ」を確立することを目標とする民間プロジェクト「文明救済同盟」を提案した。[ 48 ]
J.リチャード・ゴットは、自身のコペルニクス原理に基づき、人類はあと780万年は生存できると推定したが、他の惑星を植民地化することはまずあり得ないだろうとしている。しかし、彼は「他の惑星を植民地化することは、リスクを軽減し、人類の生存の見込みを高める最良の機会である」として、自分の予想が間違っていることを願っている。[ 49 ]
2019年の理論研究では、研究者グループが人類文明の長期的な軌跡について考察した。[ 50 ]地球の有限性と太陽系の限られた期間のため、人類が遠い未来まで生き残るには、大規模な宇宙植民地化が非常に必要になる可能性が高いと主張されている。[ 50 ] : 8, 22f人類のこの「天文学的軌跡」と呼ばれるものは、4つのステップで実現する可能性がある。第1ステップでは、宇宙コロニーは、宇宙空間であろうと地球から離れた天体であろうと、さまざまな居住可能な場所に設立され、一時的に地球からの支援に依存させられる。第2ステップでは、これらのコロニーは徐々に自給自足になり、地球上の母なる文明が失敗または滅亡した場合に生き残ることができるようになる。第3ステップでは、コロニーは、例えばテラフォーミングによって、宇宙ステーションまたは天体上で居住地を独自に開発および拡大することができる。第4段階では、コロニーは自己複製してさらに宇宙の奥深くに新たなコロニーを建設することができ、このプロセスは宇宙全体で指数関数的に繰り返される可能性がある。しかし、この天文学的な軌道は永続的なものではなく、資源の枯渇や様々な人類勢力間の激しい競争によって中断され、最終的には衰退し、「スター・ウォーズ」のようなシナリオを引き起こす可能性が高い。[ 50 ]： 23-25
宇宙には、物質とエネルギーの両方において膨大な資源が存在する。太陽系には、現在の地球上の人口の数千倍から10億倍以上を支えるのに十分な物質とエネルギーがあり、そのほとんどは太陽自体から得られている。[ 33 ] : 9 [ 51 ] [ 52 ]
小惑星採掘は宇宙植民地化において重要な役割を果たす可能性が高い。水や構造物や遮蔽物を作るための材料は小惑星で容易に見つけることができる。地球で補給する代わりに、より良い宇宙旅行を促進するために、小惑星上に採掘場と燃料ステーションを設置する必要がある。[ 53 ]光学採掘は、NASAが小惑星から材料を抽出することを指す用語である。NASAは、月、火星、そしてそれ以遠への探査に小惑星由来の推進剤を使用することで、1000 億ドルを節約できると考えている。資金と技術が予想よりも早く得られれば、小惑星採掘は10年以内に可能になるかもしれない。[ 54 ]
上記のインフラ要件の中には、地球上で容易に生産できるため貿易品としての価値が低いもの（酸素、水、卑金属鉱石、ケイ酸塩など）もあるが、その他の高価値品は、より豊富に存在し、より容易に生産でき、より高品質であるか、宇宙でしか生産できない。これらは（長期的には）宇宙インフラへの初期投資に対して高い収益をもたらす可能性がある。[ 55 ]
これらの高価値貿易品には、貴金属[ 56 ] [ 57 ]、宝石[ 58 ]、電力[ 59 ]、太陽電池[ 60 ] 、ボールベアリング[ 60 ] 、半導体[60]、医薬品[ 60 ]などが含まれる。
3554 Amunや(6178) 1986 DAのような小型の地球近傍小惑星から金属を採掘・抽出すると、人類が歴史を通じて採掘してきた金属の 30 倍もの量が得られる可能性がある。このサイズの金属小惑星は、 2001 年の市場価格で約 20 兆米ドルの価値がある。[ 61 ]
これらの資源の商業的利用に対する主な障害は、初期投資の非常に高いコスト[ 62 ] 、投資に対する期待収益を得るのに必要な非常に長い期間（エロス・プロジェクトは50年の開発を計画している）[ 63 ] 、そしてこの事業がこれまで一度も実施されたことがないという事実、つまり投資のリスクが高いことである。
人類の拡大と技術の進歩は、通常、何らかの環境破壊、生態系とその付随する野生生物の破壊をもたらしてきた。過去には、拡大はしばしば多くの先住民族の追放を伴い、その結果としてこれらの人々に対する扱いは侵略から虐殺まで多岐に渡った。宇宙には既知の生命が存在しないため、宇宙居住の提唱者の中には、これが必ずしも結果となるわけではないと指摘する者もいる。[ 64 ] [ 65 ]しかし、太陽系の一部の天体には、現存する固有の生命体が存在する可能性があり、そのため宇宙植民地化の負の影響を無視することはできない。[ 66 ]
反論としては、搾取の場所だけを変えて論理を変えなければ、より持続可能な未来は生まれないという主張がある。[ 67 ]
宇宙植民地化の論拠の一つは、地球の人口過剰による資源枯渇などの影響を軽減することである。[ 68 ]宇宙の資源が利用可能になり、生命を維持できる居住地が建設されれば、地球はもはや成長の限界を定める存在ではなくなる。地球の資源の多くは再生不可能だが、地球外の植民地は地球の資源需要の大部分を満たすことができる。地球外資源が利用可能になれば、地球上の資源への需要は減少するだろう。[ 33 ] [ 69 ]この考えの支持者には、スティーブン・ホーキング[ 70 ]やジェラード・K・オニール[ 33 ]などがいる。
宇宙論者のカール・セーガンやSF作家のアーサー・C・クラーク[ 71 ]、アイザック・アシモフ[ 72 ]など、他の人々は、余剰人口を宇宙に送り込むことは人類の人口過剰に対する実行可能な解決策ではないと主張している。クラークによれば、「人口問題の戦いは地球上で戦って勝たなければならない」[ 71 ] 。これらの著者にとっての問題は、宇宙に資源が不足していること（『Mining the Sky』[ 73 ]などの書籍で示されているように）ではなく、地球上の人口過剰を「解決」するために膨大な数の人々を宇宙に送り込むことの物理的な非現実性である。
宇宙植民地化の支持者たちは、探査と発見に対する人間の生来の衝動を根拠とし、それを進歩と繁栄する文明の中核にある資質だと主張している。[ 74 ] [ 75 ]
ニック・ボストロムは、功利主義的な観点から、宇宙植民地化は、非常に多くの人々が非常に長い間（おそらく数十億年）生きることができ、膨大な量の効用（または幸福）を生み出すため、主要な目標であるべきだと主張している。[ 76 ]彼は、宇宙植民地化をより早く実現できるように技術開発を加速するよりも、最終的な植民地化の可能性を高めるために存在リスクを減らすことの方が重要だと主張している。彼の論文では、苦痛の問題にもかかわらず、創造された生命は肯定的な倫理的価値を持つと想定している。
2001年にフリーマン・ダイソン、J ・リチャード・ゴット、シド・ゴールドスタインが行ったインタビューで、なぜ一部の人間が宇宙に住むべきなのかという理由を尋ねられた。[ 77 ]彼らの答えは以下の通りである。
生物倫理とは、生命そのものを尊重する倫理学の一分野である。生物倫理、そしてそれを宇宙に拡張した汎生物倫理においては、生命を確保し、増殖させ、宇宙を利用して生命を最大限に高めることが人間の使命である。
宇宙植民地化は、1758年にはすでに人類の人口過剰問題の解決策として考えられており[ 78 ]、スティーブン・ホーキングが宇宙探査を追求する理由の一つとして挙げられている[ 79 ] 。しかし、批評家たちは、1980年代以降の人口増加率の鈍化が人口過剰のリスクを軽減したと指摘している[ 78 ] 。
批評家たちはまた、宇宙での商業活動のコストは地球上の産業に比べて高すぎて利益が出ないため、近い将来に宇宙資源の大規模な利用が見られる可能性は低いと主張している。[ 80 ]
その他の反対意見としては、今後予定されている宇宙の植民地化と商品化によって、大手金融機関、大手航空宇宙企業、軍産複合体などの主要な経済・軍事機関を含む、すでに強力な勢力の利益が増大し、新たな戦争につながり、既存の労働者や資源の搾取、経済的不平等、貧困、社会的分断と疎外、環境悪化、その他の有害なプロセスや制度が悪化する可能性があるという懸念がある。[ 10 ] [ 81 ] [ 82 ]
その他の懸念事項としては、人間がもはや人間としてではなく、物質的な資産として見なされる文化が生まれることが挙げられる。宇宙植民地化が孤立した植民地に住む人々の心理的および社会的ニーズを満たすためには、人間の尊厳、道徳、哲学、文化、生命倫理、そしてこれらの新しい「社会」における誇大妄想的な指導者の脅威といった問題すべてに対処しなければならないだろう。[ 83 ]
人類の未来に対する代替案または補足として、多くのSF作家は「内なる空間」の領域、つまりコンピュータ支援による人間の心と意識の探求に焦点を当ててきた。これはおそらく、マトリョーシカ脳への発展の過程にある。[ 84 ]
ロボット宇宙船は、有人ミッションに伴う限られたミッション期間や生命維持および帰還輸送の高コストを伴わずに、同様の科学的利点の多くを得るための代替手段として提案されている。[ 85 ]
フェルミのパラドックス「誰もやっていない」[ 86 ]の帰結として、異星人の植民地化技術の証拠が存在しないため、統計的に見て、自分たちが同じレベルの技術を使うことは不可能である、という議論がある。[ 87 ]
宇宙植民地化は、帝国主義と植民地主義のポストコロニアルな継続として議論されてきた[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 8 ]。植民地化の代わりに脱植民地化を求める声もある[ 96 ] [ 95 ] 。批評家は、現在の政治法制度とその哲学的基盤が宇宙の帝国主義的発展に有利に働き[ 8 ]、宇宙植民地化の主要な意思決定者は民間企業と関係のある裕福なエリートであることが多く、宇宙植民地化は一般市民よりも主に彼らの仲間にアピールするだろうと主張している[ 97 ] [ 98 ] 。さらに、あらゆる宇宙探査、インフラ、居住には包括的[ 99 ]かつ民主的な参加と実施が必要であると主張されている。[ 100 ] [ 101 ]宇宙法専門家のマイケル・ドッジによれば、宇宙条約などの既存の宇宙法は宇宙へのアクセスを保証するが、社会的包摂を強制したり、非国家主体を規制したりするものではない。[ 96 ]
特に「ニューフロンティア」の物語は、入植者植民地主義と明白な運命の無批判な継続であり、探検を想定された人間の本質に不可欠なものとしての物語を継続しているとして批判されてきた。[ 102 ] [ 103 ] [ 94 ] [ 97 ] [ 95 ]ジュン・ユンは、宇宙植民地化を人類の生存と汚染などの地球規模の問題に対する解決策として帝国主義的であると考えている。 [ 104 ]他の者は、宇宙を植民地主義の新たな犠牲地帯と見なしている。[ 105 ]
さらに、空間を空虚で分離したものと理解することは、テラ・ヌリウスの継続であると考えられている。[ 106 ] [ 107 ]
より具体的には、火星の領土植民地化の提唱は、金星の大気圏での居住とは対照的に、表面主義と呼ばれており、[ 108 ] [ 109 ]トーマス・ゴールドの表面排他主義に似た概念である。
より一般的には、マウナケア天文台などの宇宙インフラも植民地主義的であるとして批判され、抗議を受けてきた。[ 110 ]ギアナ宇宙センターも反植民地主義の抗議活動の場となっており、植民地化は地球上と宇宙の両方における問題として結びついている。[ 92 ]
地球外生命体とのファーストコンタクトのシナリオに関して、植民地時代の言語の使用は、そのような第一印象や出会いを危険にさらすだろうと主張されてきた。[ 96 ]
さらに、宇宙飛行全体、特に宇宙法は、植民地時代の遺産の上に築かれ、宇宙へのアクセスとその恩恵の共有を促進しないことから、ポストコロニアルなプロジェクトとして批判されてきた。宇宙飛行は、とりわけ地球上で、植民地主義や帝国主義を維持するために利用されることがあまりにも多い。[ 92 ]
惑星間ミッションを実施する機関は、COSPARの惑星保護政策に従って、宇宙船の外側に付着する胞子の数を最大30万個に制限し、水を含む「特別な領域」に接触した場合、または生命探査実験や惑星自体を汚染する可能性がある場合は、より徹底的に滅菌する必要があります。[ 111 ] [ 112 ]
人間は通常、数千種からなるヒトマイクロバイオームの100兆個もの微生物を宿しており、これらを人間の生命を維持しながら除去することは不可能であるため、このレベルで有人ミッションを滅菌することは不可能です。封じ込めが唯一の選択肢のようですが、ハードランディング（つまり墜落）の場合には大きな課題となります。[ 113 ]この問題に関して惑星規模のワークショップが何度か開催されていますが、今後の進め方に関する最終的なガイドラインはまだありません。[ 114 ]人間の探検家が地球外微生物を持ち帰ったまま地球に帰還した場合、意図せず地球を汚染する可能性もあります。[ 115 ]
地球外への植民地化には、数々の困難な課題を克服する必要がある。
外惑星は内惑星よりも地球からずっと遠く離れているため、到達するのがより困難で時間もかかるだろう。さらに、時間と距離を考えると、帰還の航海は現実的ではないかもしれない。地球との通信でさえ遅く、火星へのメッセージには4～24分、[ 116 ]木星とその衛星へのメッセージには35～52分の遅延が生じるだろう。[ 117 ]
電力 –太陽エネルギーは、太陽系の外側では内側に比べてはるかに集中度が低い。集光ミラーなどの何らかの方法を用いて利用できるかどうか、あるいは原子力発電が必要になるかどうかは不明である。[ 120 ]太陽系の惑星や衛星の一部では、地熱システムを利用して発電することが実用的である可能性がある。[ 121 ]
植民地化事業に参加する可能性のある人々の健康は、身体的、精神的、感情的なリスクの増大にさらされることになるだろう。
宇宙植民地化は、太陽系内外のさまざまな場所で構想されてきたが、最も一般的なのは火星と月である。
静止軌道は宇宙植民地化に関する初期の議論の焦点であり、赤道付近の国々は軌道に対する特別な権利を主張した（ボゴタ宣言を参照）。[ 92 ]
宇宙ゴミ、特に地球低軌道の宇宙ゴミは、宇宙を占拠し、過剰なゴミによる汚染によって宇宙へのアクセスを阻害する植民地化の産物として特徴づけられており、軍事活動の過程で劇的に増加し、管理が不十分である。[ 92 ]
打ち上げにおけるデルタV予算、ひいては推進剤の大部分は、宇宙船を低地球軌道に投入するために使用される。 [ 129 ]： 100これが、ジェリー・パーネルが「宇宙船を軌道に乗せることができれば、どこへでも半分は行ける」と言った主な理由である。[ 130 ]したがって、地球軌道上に宇宙居住地を建設する主な利点は、地球へのアクセスと、宇宙ホテルや宇宙製造といった既存の経済的動機である。しかし、大きな欠点は、軌道上には利用可能な物質が存在しないことである。宇宙植民地化全体は、最終的には膨大な量のペイロードを軌道に投入することを必要とし、毎日数千回の打ち上げは持続不可能になる可能性がある。軌道リングやスカイフックなど、宇宙へのアクセスコストを削減するための様々な理論的概念が提案されている。[ 129 ]： 142-147
月は地球に近く、脱出速度が低いことから、植民地化のターゲットとして議論されている。月は地球から3日で到達でき、地球との通信はほぼ瞬時にでき、採掘可能な鉱物があり、大気がなく、重力が低いため、軌道上に物資や製品を輸送するのは非常に容易である。[ 129 ] : 175極付近の永久影クレーターには豊富な氷が閉じ込められており、月面コロニーの水需要を支える可能性があるが、[ 131 ]水銀も同様にそこに閉じ込められている兆候があり、健康上の懸念が生じる可能性がある。[ 132 ] [ 133 ]金、銀、そしておそらくプラチナなどの天然の貴金属も、静電気による塵の輸送によって月の極に集中している。[ 133 ]月面には、地球に直接輸送することが経済的に合理的であると特定されている物質はごくわずかで、ヘリウム3（核融合発電用）と希土類鉱物（電子機器用）のみです。それよりも、これらの物質を宇宙空間で使用したり、輸出用の価値のある製品に加工したりする方が理にかなっています。しかし、月には大気がないため、宇宙放射線や流星体から保護されません。そのため、月の溶岩洞が保護を得るための場所として提案されています。[ 134 ]月面の重力が低いことも懸念事項であり、1/6 gで長期間人間の健康を維持できるかどうかは不明です。 [ 135 ]
月は極端な温度変化と有毒なレゴリスが存在するため、月は居住地にはならず、むしろ汚染を引き起こす採掘・製造業を引き寄せるだろうと主張する者もいる。さらに、これらの産業を月に移転することで地球の環境保護に役立ち、貧しい国々が裕福な国々による新植民地主義の束縛から解放される可能性があるとも主張されている。宇宙植民地化の枠組みでは、月は太陽系の産業拠点へと変貌を遂げるだろう。[ 129 ]： 161-172
21世紀に入り、火星植民地化への中間段階として、月面基地の建設への関心が高まっている。
欧州宇宙機関（ESA）のヤン・ヴェルナー長官は、2018年10月にドイツのブレーメンで開催された国際宇宙会議で、月面探査能力に関する各国および企業間の協力、いわゆる「ムーンビレッジ」構想を提案した。[ 136 ]
2017年12月の指令で、トランプ政権はNASAに対し、地球周回軌道外（BEO）への他の目的地への道筋に月探査ミッションを含めるよう指示した。[ 137 ] [ 136 ]
2023年、米国国防総省は、今後10年間で月面経済を発展させるために必要なインフラと能力に関する調査を開始した。 [ 138 ]
2024年現在、一方では中国が他のパートナー国とともに国際月面研究ステーション（ILRS）の設立意向を発表している。他方では米国が国際パートナーと協力してアルテミス計画を進めており、 2030年代には月の極付近、永久影クレーターの近くに月面基地を建設する計画が含まれている。中国の月探査計画は、中国の政治的影響力を強化し、超大国としての地位を目指す野望を支える手段と見なされており、一方米国は宇宙開発における主導的地位を維持することを目指している。
地球近傍のもう一つの可能性は、安定した地球・月ラグランジュ点L4とL5であり、これらの点では宇宙コロニーが永久に浮遊することができる。L5協会は、これらの点に宇宙ステーションを建設することで入植を促進するために設立された。ジェラード・K・オニールは1974年に、 L5周辺の安定領域には数千の浮遊コロニーが収容でき、この点の浅い有効ポテンシャルのおかげでコロニーへの往来が容易になると示唆した。 [ 139 ]
火星への植民地化という仮説は、公的宇宙機関や民間企業から関心を集めており、SF小説、映画、美術作品などで幅広く取り上げられてきた。
火星への有人ミッションには、マーズ・ダイレクトのような低コストのものも含め、多くの計画があるが、2025年現在、実現したものはない。米国と中国はともに2040年代に火星に人間を送る計画を立てているが、これらの計画はハードウェアと資金で裏付けられていない。[ 129 ]： 219-223しかし、SpaceXは現在、火星に人間を送るというビジョンを掲げ、超大型再利用可能ロケットであるスターシップを開発している。2024年11月現在、同社は2026年または2028～2029年の打ち上げ期間に5機の無人スターシップを火星に送る計画を立てており[ 140 ]、SpaceXのCEOイーロン・マスクは、資金面と政治面の両方で火星への取り組みを支持すると繰り返し表明している。[ 141 ]
火星は月よりも居住に適している。重力が強く、生命に必要な物質が豊富にあり、昼夜サイクルが地球とほぼ同じで、微小隕石から身を守る薄い大気がある。月と比較した場合の火星の主な欠点は、6～9か月の航行時間と、約2年に1度しか訪れない長い打ち上げ期間である。[ 129 ]： 175現地資源の利用がなければ、火星の植民地化は、少数の宇宙飛行士を維持するために数千トンのペイロードを持ち込む必要があるため、ほぼ不可能である。火星の物質を使用して推進剤（サバティエ法によるメタンなど）や物資（乗組員用の酸素など）を作ることができれば、火星に持ち込む必要のある物資の量を大幅に削減できる。[ 142 ] [ 129 ]： 228～230それでも、火星の植民地は近い将来経済的に実現可能ではない。したがって、火星を植民地化する理由は、自由への欲求など、主にイデオロギー的および威信に基づくものとなるだろう。[ 129 ]： 267-270、280
水星は金属や揮発性物質、そして太陽エネルギーに富んでいる。しかし、地球から打ち上げられた宇宙船にとって、水星への着陸は太陽系で最もエネルギーを消費する天体であり、宇宙飛行士は極端な温度差と放射線に対処しなければならない。[ 129 ]： 311-314
かつては月のように揮発性物質が枯渇した天体と考えられていた水星は、現在では揮発性物質が豊富であり、驚くべきことに内太陽系の他のどの地球型天体よりも揮発性物質が豊富であることが分かっている。[ 143 ]また、水星は地球・月系の6.5倍の太陽光束を受けており、[ 144 ]太陽エネルギーは効果的なエネルギー源となっている。軌道上の太陽電池アレイを通して利用し、地表に照射したり、他の惑星に送電したりすることができる。[ 145 ]
地質学者のスティーブン・ギレットは1996年に、水星は太陽帆宇宙船を建造・打ち上げるのに理想的な場所になる可能性があると示唆した。太陽帆宇宙船は、水星の表面から質量推進器によって折り畳まれた「塊」として打ち上げられる。宇宙空間に出ると、太陽帆が展開される。質量推進器用の太陽エネルギーは容易に生成でき、水星付近の太陽帆は地球付近の太陽帆の6.5倍の推力を持つ。これにより、水星は金星に送る（そしてテラフォーミングする）ためのハードウェアを建造するのに役立つ材料を入手するのに理想的な場所になる可能性がある。また、水星上またはその付近に巨大な太陽集光器を建造して、レーザー推進ライトセイルを近隣の恒星系に送るなどの大規模な工学活動に電力を供給することもできる。[ 146 ]
水星は基本的に自転軸が傾いていないため、極付近のクレーター底は永遠の暗闇に包まれ、太陽を見ることはありません。クレーター底はコールドトラップとして機能し、揮発性物質を地質学的期間閉じ込めます。水星の極には10¹⁴ ～ 10¹⁵kgの 水が含まれていると推定されており、おそらく約5.65km³の炭化水素で覆われています。これにより農業が可能になります。水星の高い光強度と長い昼を利用する植物品種を開発できると提案されています。極は水星の他の地域ほど大きな昼夜の変化がないため、惑星上で植民地を始めるのに最適な場所となっています。[ 144 ]
もう一つの選択肢は、昼夜の変動が十分に抑えられ、温度がほぼ一定に保たれる地下に住むことです。水星には月や火星のように溶岩洞があり、この目的に適しているという兆候があります。 [ 145 ]水星の極の周りの環状地帯の地下温度は、地球の室温である22±1 ℃に達することがあり、これは約0.7mの深さから達成されます 。揮発性物質の存在とエネルギーの豊富さから、アレクサンダー・ボロンキンとジェームズ・シフレットは、植民地化には火星よりも水星の方が好ましいと考えています。[ 144 ] [ 147 ]
しかし、3つ目の選択肢は、水星の昼夜周期が176日であるため明暗境界線が非常にゆっくりと移動することから、夜側にとどまるように継続的に移動することかもしれない。[ 145 ]
水星は密度が非常に高いため、より小さな惑星であるにもかかわらず、表面重力は火星と同じ0.38gです。[ 144 ]これは月の重力（0.16g）よりも順応しやすく、地球よりも水星からの脱出速度が低いという利点があります。[ 145 ]水星は地球に近いため、小惑星や外惑星よりも有利であり、会合周期が短いため、地球から水星への打ち上げウィンドウは、地球から金星や火星への打ち上げウィンドウよりも頻繁に発生します。[ 145 ]
マイナス面としては、水星のコロニーは放射線や太陽フレアから大幅に遮蔽する必要があり、水星は大気がないため、減圧や極端な温度変化が常にリスクとなる。[ 145 ]
金星の表面は極めて過酷な環境だが、地表からかなり高い高度にある居住地は比較的居住可能で、気温は30 ℃から70 ℃（86°Fから158 °F）の範囲であり、高度50キロメートル（30マイル）では地球の海面気圧とほぼ同じである。[ 148 ]しかし、観光の機会を除けば、金星植民地の経済的利益はごくわずかである。[ 129 ]： 308-310
小惑星は、宇宙空間で10兆から100兆人の人間を支えるのに十分な量の水、空気、燃料、金属、土壌、栄養素といった物質を提供できる。多くの小惑星には、希土類元素や貴金属など、本来的に価値のある鉱物が含まれている。しかし、重力が低いこと、地球から遠いこと、軌道が分散していることなどから、小さな小惑星に定住することは難しい。[ 129 ]： 203、204、218
また、太陽系の巨大惑星の上層大気にロボット飛行船を配置して、熱核燃料として単位質量あたり非常に高い価値を持つ可能性のあるヘリウム3の探査と採掘を行うという提案もなされている。 [ 149 ]： 158-160 [ 150 ]
ロバート・ズブリンは、土星、天王星、海王星を「太陽系のペルシャ湾」と呼び、核融合経済を推進する重水素とヘリウム3の最大の供給源であると特定し、土星は相対的な近さ、低放射線、そして衛星の大きなシステムのため、3つの中で最も重要で価値が高いとしました。[ 149 ]： 161-163一方、惑星科学者のジョン・ルイスは、1997年の著書『Mining the Sky』の中で、天王星は重力井戸がかなり浅いため、積載されたタンカー宇宙船が推進して離れやすいことから、ヘリウム3を採掘するのに最も可能性の高い場所であると主張しています。さらに、天王星は氷の巨星であるため、大気からヘリウムを分離しやすいと考えられます。
天王星は4つの巨大惑星の中で最も脱出速度が低いため、ヘリウム3の採掘場所として提案されている。[ 150 ]天王星は居住可能な表面を持たないガス惑星であるため、天王星の自然衛星の1つが基地として利用できる可能性がある。[ 151 ]
海王星の衛星の1つが植民地化に利用できる可能性があると仮説が立てられている。トリトンの表面には広範囲にわたる地質活動の痕跡があり、これは地下に海が存在することを示唆しており、おそらくアンモニア/水で構成されていると考えられる。[ 152 ]もし技術が進歩してそのような地熱エネルギーを利用できるようになれば、核融合発電で補うことで、トリトンのような極低温惑星への植民地化が可能になるかもしれない。[ 153 ]
宇宙放射線と微小重力の影響により、外惑星への有人ミッションは迅速に到着する必要がある。[ 154 ] 2012年にトーマス・B・カーウィックは、外惑星までの距離が今のところ有人探査を非現実的にしていると書き、火星への往復旅行の所要時間は2年と推定され、木星が地球に最も接近する距離は火星が地球に最も接近する距離の10倍以上であることを指摘した。しかし、彼は「宇宙船設計の著しい進歩」によりこれが変わる可能性があると指摘した。[ 155 ] 妥当な時間で木星まで旅する方法として、核熱エンジンまたは核電気エンジンが提案されている。 [ 156 ]もう一つの可能性はプラズマ磁石帆であり、これはすでに木星に探査機を迅速に送るために提案されている技術である。[ 157 ]寒さも要因となり、宇宙服や基地には強力な熱エネルギー源が必要となる。[ 155 ]外惑星の大きな衛星のほとんどには、氷、液体の水、そして人間の生命維持に役立つ可能性のある有機化合物が含まれています。[ 158 ] [ 159 ]
ロバート・ズブリンは、土星、天王星、海王星の大気は重水素やヘリウム3などの核融合燃料の優れた供給源であるため、植民地化に適した場所として土星、天王星、海王星を提案した。ズブリンは、土星が最も近く、広範な衛星系を持つため、最も重要で価値のある惑星になると提案した。木星は重力が強いため大気からガスを抽出するのが難しく、放射線帯が強いためシステムの開発が困難である。[ 160 ]一方、核融合発電はまだ実現されておらず、ヘリウム3からの核融合発電は従来の重水素-三重水素核融合よりも実現が難しい。[ 161 ]ジェフリー・ヴァン・クリーヴ、カール・グリルマイヤー、マーク・ハンナは代わりに天王星に注目している。なぜなら、大気からヘリウム3を軌道に乗せるのに必要なデルタvは木星の半分であり、天王星の大気は土星の大気よりもヘリウムが5倍豊富だからである。[ 150 ]
木星のガリレオ衛星（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）と土星のタイタンは、地球の月と同程度の重力を持つ唯一の衛星です。月の重力は0.17g、イオは0.18g、エウロパは0.13g、ガニメデは0.15g、カリストは0.13g、タイタンは0.14gです。海王星のトリトンの重力は月の約半分（0.08g）で、他の球形の衛星はさらに小さく（天王星のティタニアとオベロンは約0.04gから）、さらに小さいです。[ 155 ]
木星系は一般的に、深い重力井戸など、植民地化にとって特有の不利な点がある。木星の磁気圏は木星の衛星に強烈な電離放射線を照射し[ 164 ] 、イオでは遮蔽されていない入植者に1日あたり約36Sv 、エウロパでは1日あたり約5.40Svの放射線を照射する。数日間で約0.75Svの放射線に被曝すると放射線中毒を引き起こすのに十分であり、数日間で約5Svの放射線に被曝すると致命的となる[ 149 ]： 166-170
木星自体も、他の巨大ガス惑星と同様に、さらなる欠点を抱えている。着陸可能な地表がなく、また、軽い水素大気では、金星で提案されているような空中居住施設に必要な浮力が得られない。
イオとエウロパの放射線レベルは極めて高く、遮蔽されていない人間は地球の1日以内に死亡するほどである。[ 149 ]： 163-170したがって、人間のコロニーを合理的に維持できるのはカリストと、おそらくガニメデだけである。カリストは木星の放射線帯の外側を公転している。 [ 155 ]ガニメデの低緯度は衛星の磁場によって部分的に遮蔽されているが、放射線遮蔽の必要性を完全に排除するには十分ではない。どちらの衛星にも、採掘して建設に使用できる水、ケイ酸塩岩、金属が存在する。[ 155 ]
イオの火山活動と潮汐加熱は貴重な資源ではあるものの、それらを利用するのはおそらく非現実的である。[ 155 ]エウロパは水が豊富で（その地下海には地球のすべての海を合わせた量の2倍以上の水が含まれていると予想されている）[ 156 ]、おそらく酸素も豊富だが、金属や鉱物は輸入する必要があるだろう。エウロパに異星の微生物生命体が存在する場合、人間の免疫システムはそれに対して防御できないかもしれない。しかし、十分な放射線遮蔽があれば、エウロパは研究基地として興味深い場所になるかもしれない。[ 155 ]民間のアルテミス計画は1997年にエウロパを植民地化する計画を策定し、氷に穴を掘ってその下の海を探査するための基地として地表のイグルーを使用し、人間は氷層の「空気のポケット」に住むことができると示唆した。[ 165 ] [ 166 ] [ 156 ]ガニメデ[ 156 ]とカリストにも内部海があると予想されている。[ 167 ]太陽系のさらなる探査のための燃料を生産する地表基地を建設することも可能かもしれない。
2003年、NASAは太陽系の将来の探査に関するHOPE （Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration）と呼ばれる研究を実施した。 [ 168 ]木星から遠く離れているため、惑星の有害な放射線が少ないことから、カリストが探査対象として選ばれた。太陽系のさらなる探査のための燃料を生産する地表基地を建設することも可能かもしれない。[ 169 ] : 21 HOPEは、推進技術が大幅に進歩することを前提として、有人ミッションの往復時間を約2～5年と推定した。[ 155 ]
イオは過酷な環境のため、植民地化には適していません。この衛星は強い潮汐力の影響を受けており、活発な火山活動を引き起こしています。木星の強力な放射線帯がイオを覆い、1日に36Svもの放射線を照射しています。また、イオは極めて乾燥しています。イオは、ガリレオ衛星4つの中で植民地化に最も適さない場所です。しかしながら、イオの火山は、植民地化により適した他の衛星にとってエネルギー資源となる可能性があります。
ガニメデは太陽系最大の衛星です。ガニメデは、木星の磁場に隠れてはいるものの、磁気圏を持つ唯一の衛星です。この磁場のおかげで、ガニメデは1日あたり約0.08 Svの放射線を受けるため、地表居住が可能な木星の衛星2つのうちの1つです。ガニメデはテラフォーミングが可能です。[ 163 ]
ケック天文台は2006年、木星トロヤ群の二重小惑星617パトロクルス、そしておそらく他の多くの木星トロヤ群小惑星も、水氷と塵の層で構成されている可能性が高いと発表した。これは、この領域で水やその他の揮発性物質を採掘し、おそらく提案されている惑星間輸送ネットワークを介して太陽系の他の場所に輸送することが、そう遠くない将来に実現可能になるかもしれないことを示唆している。これにより、月、水星、そして小惑星帯の植民地化がより現実的になる可能性がある。
土星の放射線帯は木星の放射線帯よりもはるかに弱いため、放射線はここではそれほど問題になりません。ディオネ、レア、タイタン、イアペトゥスはすべて放射線帯の外側を公転しており、タイタンの厚い大気は宇宙放射線から十分に遮蔽します。[ 160 ]
土星には、球形とみなせるほど大きな衛星が7つあります。土星からの距離が近い順に、ミマス、エンケラドゥス、テティス、ディオネ、レア、タイタン、イアペトゥスです。
小さな衛星エンケラドゥスも興味深い。南極では地表から数十メートルの氷で隔てられた地下海があり、エウロパでは地表から数キロメートルの氷で隔てられているのと比べると、その差は歴然としている。揮発性化合物や有機化合物が存在し、氷の惑星としては高密度（1.6 g/cm 3）であることから、その核はケイ酸塩に富んでいると考えられる。[ 160 ]
2006年3月9日、NASAの探査機カッシーニはエンケラドゥスに液体の水が存在する可能性を示す証拠を発見した。[ 170 ]その記事によると、「液体の水のポケットは表面から数十メートル以内にある可能性がある」。これらの発見は2014年にNASAによって確認された。これは、液体の水は、例えばエウロパ（上記参照）よりもエンケラドゥスではるかに容易かつ安全に採取できる可能性があることを意味する。水、特に液体の水の発見は、一般的に天体を植民地化の候補としてより可能性の高いものにする。エンケラドゥスの活動の別のモデルは、メタン/水クラスレートの分解であり、液体の水の噴火よりも低い温度を必要とするプロセスである。エンケラドゥスの密度が高いことは、基地運営に必要な材料を提供する可能性のある、土星の平均よりも大きなケイ酸塩の核があることを示している。
ロバート・ズブリンのような著者は、土星は太陽系内の4つの巨大ガス惑星の中で最も重要かつ価値のある惑星であると主張している。その理由は、土星が地球に比較的近く、放射線が少なく、衛星系が優れているためである。彼は、土星系の資源を開発するための基地を建設するのに最適な候補としてタイタンを挙げた。[ 149 ]： 161-163彼は、タイタンには生命を支えるために必要なあらゆる元素が豊富に存在することを指摘し、「ある意味で、タイタンは太陽系内で人類の植民地化に最も適した地球外惑星である」と述べている。[ 149 ]： 163-166
土星最大の衛星タイタンにコロニーを建設することを検討するには、極寒からの保護が最優先事項となる。[ 171 ]タイタンの重力は地球の重力の約1/7で、地球の月と同程度である。惑星表面の大気圧は地球表面の約1.5倍であるが、環境中に酸素は存在しない。大気は約95%が窒素、5%がメタンである。[ 172 ]タイタンには豊富なエネルギー資源があり、アメリカ合衆国と同規模の人口を抱えるコロニーに電力を供給できるという推定もある。[ 173 ]
タイタンの濃密な大気は表面を放射線から遮蔽し、構造的な故障は壊滅的なものではなく、問題にとどまるだろう。酸素マスクと防寒着を着用すれば、人間は薄暗い日光の下でタイタンの表面を歩き回ることができる。あるいは、重力が低く大気が濃密なため、気球や個人用の翼で上空を漂うこともできるだろう。[ 174 ] [ 175 ]
太陽系外への植民地化の目標は、周囲の恒星の中に見出される可能性がある。主な難点は、他の恒星までの距離が非常に遠いことである。
現在の技術では、そのような目標に到達するには数千年かかる旅が必要となるだろう。平均速度が光速 ( c ) の 0.1% であっても、銀河全体にわたる星間膨張には、太陽の銀河公転周期である約 2億4000万年の半分にも達し、これは他の銀河プロセスに匹敵する時間スケールである。[ 179 ]基本的なエネルギーと反応質量を考慮すると、現在の技術では、そのような速度は小型宇宙船に限られるだろう。人類が惑星全体の質量エネルギーに匹敵するほどの大量のエネルギーを利用できるようになれば、アルクビエレ推進器を備えた宇宙船を建造することが可能になるかもしれない。[ 180 ]
現在の技術を用いた場合、以下のようなアプローチが考えられます。
銀河間の距離は恒星間の距離の百万倍程度であり、そのため銀河間植民地化には特別な自給自足の方法による数百万年の航海が必要となるだろう。[ 187 ] [ 188 ] [ 189 ]
宇宙にコロニーを建設するには、水、食料、空間、人、建設資材、エネルギー、輸送、通信、生命維持装置、模擬重力、放射線防護、移住、統治、資本投資へのアクセスが必要となる。コロニーは必要な物理的資源の近くに建設される可能性が高い。宇宙建築の実践は、宇宙飛行を人間の忍耐力の英雄的な試練から、快適な経験の範囲内での日常へと変えようとしている。他のフロンティア開拓事業と同様に、宇宙植民地化に必要な資本投資は政府から提供される可能性が高い[ 190 ] 。これはジョン・ヒックマン[ 191 ]とニール・ドグラース・タイソン[ 192 ]が主張した論点である。
宇宙居住地では、生命維持システムは「クラッシュ」することなく、すべての栄養素をリサイクルまたは輸入する必要があります。宇宙の生命維持システムに最も近い地上の類似例は、おそらく原子力潜水艦でしょう。原子力潜水艦は、浮上せずに数ヶ月間人間を支えるために機械式生命維持システムを使用しており、この同じ基本技術は宇宙での使用にも利用できると考えられます。ただし、原子力潜水艦は「オープンループ」で稼働しており、海水から酸素を抽出し、通常は二酸化炭素を船外に排出しますが、既存の酸素はリサイクルします。[ 193 ]よく提案されるもう1つの生命維持システムは、バイオスフィア2のような閉鎖生態系です。[ 194 ]
将来の入植者や開拓者には身体的、精神的、感情的な健康リスクが数多く存在するが、これらの問題を解決するための対策が提案されている。Mars500 、 HI -SEAS、SMART-OPは、長期間の孤独や閉じ込めの影響を軽減するための取り組みである。家族と連絡を取り、祝日を祝い、文化的アイデンティティを維持することは、精神的健康の悪化を最小限に抑えるのに役立った。[ 195 ]また、宇宙飛行士の不安を軽減するための健康ツールや、閉鎖環境での細菌やバクテリアの拡散を減らすための役立つヒントも開発中である。[ 196 ]放射線リスクは、頻繁なモニタリングと、遮蔽から離れる時間を最小限に抑えるように作業に集中することで、宇宙飛行士に対して軽減できる可能性がある。[ 128 ]将来の宇宙機関は、筋肉の劣化を防ぐために、すべての入植者に毎日一定量の運動を義務付けることもできる。[ 128 ]
宇宙線と太陽フレアは、宇宙空間に致命的な放射線環境を作り出します。磁気圏を持つ特定の惑星（地球を含む）の周回軌道では、ヴァン・アレン帯によって大気圏上での居住が困難になります。生命を守るためには、磁気またはプラズマ放射線シールドが開発されない限り、居住地は入射放射線の大部分を吸収するのに十分な質量に囲まれていなければなりません。[ 197 ]ヴァン・アレン帯の場合、軌道上のテザー[ 198 ]または電波[ 199 ]を使用して放射線を排出することができます。
表面積1平方メートルあたり4トンの受動質量遮蔽により、放射線量は年間数ミリシーベルト以下に低減され、地球上の人口密集地の高自然背景放射線域の放射線量よりもはるかに低くなります。[ 200 ]これは、月の土壌や小惑星を酸素、金属、その他の有用な物質に加工した際に残った物質（スラグ）である可能性があります。しかし、このような巨大な塊を持つ操縦可能な宇宙船（特に移動宇宙船は、より質量の小さい能動遮蔽を使用する可能性が高い）にとっては大きな障害となります。[ 197 ]慣性により、回転を開始または停止するには強力なスラスタ、または船の2つの巨大な部分を反対方向に回転させるには電気モーターが必要になります。遮蔽材は、回転する内部の周囲に静止している可能性があります。
長期にわたる宇宙ミッションに伴う単調さと孤独感は、宇宙飛行士を閉塞感や精神病発作に陥りやすくさせる可能性がある。さらに、睡眠不足、疲労、過重労働は、あらゆる行動が重要な宇宙のような環境で宇宙飛行士が適切に業務を遂行する能力に影響を与える可能性がある。[ 201 ]
惑星間または地球外の統治に関する様々なモデルが構想または提案されてきた。多くの場合、特に現代において批判されている宇宙統治と包括性の欠如によって生じた空白を埋めるために、新たな、あるいは独立した地球外統治の必要性が想定されている。
宇宙植民地主義は、地上の入植者植民地主義と同様に、植民地的な国民的アイデンティティを生み出すだろうと主張されてきた。[ 202 ]
連邦制は、このような遠隔で自律的な共同体に対する解決策として研究されてきた。[ 203 ]
宇宙活動は、主要な国際条約である宇宙条約に基づいて法的に規定されている。しかし、宇宙法はより広範な法分野へと発展しており、批准国が著しく少ない月条約などの他の国際協定や、各国の多様な国内法も含まれる。
宇宙条約の多くの条項は、宇宙空間の合法的な植民地化を禁じている。[ 204 ]宇宙条約は、第1条で宇宙活動の基本的な影響を定めている。「月その他の天体を含む宇宙空間の探査及び利用は、経済的又は科学的発展の程度に関わらず、すべての国の利益及び利害のために行われ、全人類の領域となる。」そして第2条では、「月その他の天体を含む宇宙空間は、主権の主張、使用又は占有、その他の手段によって国家が占有する対象とはならない。」と述べている。[ 205 ]
国際宇宙法の発展は、宇宙空間を人類共通の遺産として定義することを中心に展開してきた。 1966年にウィリアム・A・ハイマンが提示した「宇宙のマグナ・カルタ」は、宇宙空間を無主地ではなく共有財産として明確に位置づけており、これはその後、国連宇宙空間平和利用委員会の活動に影響を与えた。[ 92 ] [ 206 ]
宇宙植民地化は、宇宙植民地化に必要な手段が十分に安価になり（より安価な打ち上げシステムによる宇宙へのアクセスなど）、その目的のために集められた累積資金と、宇宙の商業利用からの推定利益を賄えるようになったときに、おおよそ可能になると言える。[ 207 ]
従来の打ち上げコストを考えると、宇宙植民地化に必要な巨額の資金がすぐに確保できる見込みはないものの、[ 208 ] 2010年代には打ち上げコストが大幅に削減される見込みがあり、その結果、その方向への取り組みにかかるコストが軽減されるだろう。最大13,150 kg (28,990 lb)のペイロードを低軌道に打ち上げる際の価格が5,650万米ドルと公表されているSpaceXのファルコン9ロケットは、すでに「業界で最も安価」である。[ 210 ]再利用可能なファルコン9を実現するためにSpaceXの再利用可能な打ち上げシステム開発プログラムの一環として現在開発されている技術革新は、「価格を桁違いに引き下げ、より多くの宇宙関連事業を活性化させ、規模の経済を通じて宇宙へのアクセスコストをさらに引き下げる可能性がある」。[ 210 ] SpaceXが再利用可能な技術の開発に成功すれば、「宇宙へのアクセスコストに大きな影響を与える」と予想され、宇宙打ち上げサービスの競争が激化する市場を変えることになるだろう。[ 211 ]
大統領宇宙探査政策実施委員会は、宇宙植民地化の達成に対して、例えば人類を月に送り込み、地球に帰還するまでの一定期間生存させた最初の組織に賞を与えるなど、政府によって奨励賞を設立すべきだと提言した。[ 212 ]
専門家たちは、宇宙に設立される社会における貨幣や通貨の利用可能性について議論してきた。準普遍銀河間通貨（QUID）は、惑星間旅行者向けに宇宙での使用に適したポリマーPTFEで作られた物理的な通貨である。QUIDは、英国国立宇宙センターとレスター大学の科学者によって、外貨両替会社Travelexのために設計された。[ 213 ]イーロン・マスクが提案したように、暗号通貨を主要な通貨形態として組み込むことも考えられる。[ 214 ]
有人宇宙飛行は、ごく一部の特権階級の人々を一時的に移住させることしかできず、永住のための宇宙移住者を生み出すことはできていない。
宇宙移住の社会的動機は植民地主義に根ざしているとして疑問視されており、宇宙植民地化の根本原理と包括性に疑問が呈されている。[ 215 ] [ 216 ]
月、火星、小惑星、または金属が豊富な惑星水星のコロニーは、その地域の物質を抽出できる可能性がある。月は、アルゴン、ヘリウム、炭素、水素、窒素の化合物などの揮発性物質が不足している。LCROSS衝突体は、月の中で水の濃度が高いとされるカベウス・クレーターを標的とした。物質の噴煙が噴出し、その中に水が検出された。ミッション主任科学者のアンソニー・コラプレテは、カベウス・クレーターには1％以上の水を含む物質があると推定した。[ 217 ]月の極付近にある他の永久影クレーターにも水の氷が存在するはずである。ヘリウムは、太陽風によってレゴリスに沈着するため、月には低濃度でしか存在しないが、全体で推定100万トンのHe-3が存在する。[ 218 ]また、工業的に重要な酸素、ケイ素、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属も存在する。
地球から物資を打ち上げるのは費用がかかるため、コロニー用の大量の物資は月、地球近傍天体（NEO）、フォボス、またはダイモスから調達できる。このような供給源を利用する利点としては、重力が小さいこと、貨物船に大気抵抗がかからないこと、生物圏を損傷しないことなどが挙げられる。多くのNEOには相当量の金属が含まれている。乾燥した外殻（オイルシェールによく似ている）の下には、数十億トンの水氷やケロゲン炭化水素、窒素化合物を含む活動していない彗星であるNEOもある。[ 219 ]
さらに外側では、木星のトロヤ群小惑星は水氷やその他の揮発性物質が豊富だと考えられている。[ 220 ]
一部の原材料のリサイクルはほぼ確実に必要となるだろう。
軌道上の太陽エネルギーは豊富で信頼性が高く、今日では衛星の動力源として広く利用されています。自由宇宙には夜がなく、太陽光を遮る雲や大気もありません。光の強度は逆二乗法則に従います。したがって、太陽からの距離dで利用可能な太陽エネルギーはE = 1367/ d 2 W/m 2となります。ここでdは天文単位(AU)で測定され、1367 ワット/m 2は地球の軌道から太陽までの距離、1 AU で利用可能なエネルギーです。[ 221 ]
宇宙の無重力と真空状態では、金属箔製の巨大な放物面反射鏡と非常に軽量な支持構造を備えたソーラーオーブンを用いることで、工業プロセスに必要な高温を容易に達成できる。放射線遮蔽板の周囲に太陽光を反射させて居住区域に照射する平面鏡（宇宙線が直接入射するのを防ぐため、あるいは太陽の像が「空」を横切って動いているように見せるため）や、農作物に照射する平面鏡は、さらに軽量で製造も容易である。
入植者の電力需要を満たすには、大規模な太陽光発電セルアレイまたは火力発電所が必要になるだろう。地球の先進地域では、電力消費量は平均1キロワット/人（または年間約10メガワット時/人）である[ 222 ] 。これらの発電所は、電線を使用して電力を伝送する場合は主要構造物から近い距離に設置でき、無線送電の場合ははるかに遠くに設置できる。
初期の宇宙居住計画の主要な輸出品として、無線送電（位相ロックされたマイクロ波ビームまたはレーザーが発する波長を特殊な太陽電池が高効率で変換する）を使用して地球上の場所、月面のコロニー、または宇宙の他の場所に電力を送る大型太陽光発電衛星（SPS）が想定されていた。地球上の場所にとって、この電力取得方法は非常に環境に優しく、排出物はゼロで、従来の太陽光パネルよりもワットあたりの必要な地上面積がはるかに少ない。これらの衛星が主に月または小惑星由来の材料で作られるようになれば、SPSの電力価格は化石燃料や原子力エネルギーからのエネルギーよりも低くなる可能性があり、これらを置き換えることで、発電による温室効果ガスや核廃棄物の排除など、大きなメリットが得られるだろう。 [ 223 ]
地球から月へ、そして月へ太陽エネルギーを無線で送るというアイデアも、宇宙植民地化とエネルギー資源の恩恵のために提案されている。アポロ計画中にNASAで働いていた物理学者のデビッド・クリスウェル博士は、宇宙からエネルギーを伝送するためにパワービームを使用するというアイデアを提案した。波長が約12cmのマイクロ波であるこれらのビームは、 大気圏を通過する際にほとんど影響を受けない。また、人間や動物の活動から遠ざけるために、より工業地帯に向けることもできる。[ 224 ]これにより、太陽エネルギーを伝送するためのより安全で信頼性の高い方法が可能になる。
2008年、科学者たちはマウイ島の山からハワイ島へ20ワットのマイクロ波信号を送ることに成功した。[ 225 ]それ以来、JAXA と三菱は、最大1ギガワットのエネルギーを生成できる衛星を軌道に乗せるための210億ドルのプロジェクトで協力してきた。 [ 226 ]これらは、宇宙ベースの太陽エネルギーのためにエネルギーを無線で送信するために今日行われている次の進歩である。
しかし、宇宙空間の他の場所に無線で供給されるSPS電力の価値は、通常、地球に供給される場合よりもはるかに高くなります。そうでなければ、これらのプロジェクトに発電手段を含める必要があり、地球への打ち上げコストという大きな代償を支払うことになります。したがって、地球への電力供給に関する提案されている実証プロジェクトを除いて、[ 227 ] SPS電力の第一の優先事項は、通信衛星、燃料貯蔵庫、または低地球軌道（LEO）と静止軌道（GEO ）、月軌道、または高偏心地球軌道（HEEO）などの他の軌道間で貨物と乗客を輸送する「軌道タグボート」ブースターなどの宇宙空間の場所になる可能性が高いです。[ 73 ] : 132このシステムは、エネルギーを電気に変換するために、地球上の衛星と受信局にも依存します。このエネルギーは昼側から夜側に容易に伝送できるため、電力は24時間365日安定して供給されます。[ 228 ]
月や火星に位置するコロニーでは、太陽エネルギーの供給が断続的すぎるため、原子力発電が提案されることがある。月には地球の2週間続く夜がある。火星には夜があり、重力が比較的高く、大規模な砂嵐を伴う大気があり、太陽電池パネルを覆って劣化させる。また、火星は太陽から遠い（1.52天文単位、AU）ため、地球軌道と比較して、火星で利用できる太陽エネルギーは1/1.52 2 、つまり約43%にすぎない。 [ 229 ]もう一つの方法は、前述のように、太陽光発電衛星（SPS）から月や火星のコロニーに無線でエネルギーを送信することである。これらの場所で発電することの難しさから、SPSの相対的な利点は、地球上の場所に送電する場合よりもはるかに大きい。月面基地の要件を満たし、生命維持、メンテナンス、通信、研究に必要なエネルギーを供給するために、最初のコロニーでは原子力と太陽エネルギーの両方の組み合わせが使用される可能性がある。[ 224 ]
月や宇宙空間のような大気のない環境、そして程度は低いものの火星の非常に薄い大気環境における太陽熱発電と原子力発電の両方において、主な課題の一つは、必然的に発生する熱を分散させることである。そのためには、かなり大きな放熱面積が必要となる。
宇宙製造は自己複製を可能にする可能性がある。地球へのコストと依存を排除しながらコロニーを指数関数的に増加させることができるため、これを究極の目標と考える人もいる。 [ 230 ]このようなコロニーの設立は、地球の最初の自己複製行為であると主張できるかもしれない。[ 231 ]中間目標には、地球から情報（科学、工学、娯楽）のみを必要とするコロニーや、集積回路、医薬品、遺伝物質、ツールなどの軽量物体の定期的な供給のみを必要とするコロニーが含まれる。
2002年、人類学者のジョン・H・ムーアは[ 232 ]、150人から180人の人口であれば、安定した社会が60世代から80世代、つまり2000年間存続できると推定した。
天体物理学者のフレデリック・マランと素粒子物理学者のカミーユ・ベルフィは、6,300年の旅を想定して、世代宇宙船がプロキシマ・ケンタウリに到達するために必要な最低限の生存可能な人口は、ミッション開始時に98人の入植者であると計算した（その後、乗組員は船内で数百人の入植者の安定した人口に達するまで繁殖する）。[ 233 ] [ 234 ]
2020年、ジャン＝マルク・サロッティは、地球外惑星で生存するために必要な入植者の最小人数を決定する方法を提案した。これは、すべての活動を実行するのに必要な時間と、すべての人的資源の労働時間を比較することに基づいている。火星の場合、110人が必要になる。[ 235 ]
複数の民間企業が火星植民地化計画を発表している。宇宙植民地化を提唱する起業家の中には、イーロン・マスク、デニス・ティト、バス・ランスドルプなどがいる。[ 236 ] [ 237 ]
宇宙植民地化を提唱する組織には以下のようなものがある。
多くの宇宙機関は、高度な生命維持システムを試験するための地球上の施設である「テストベッド」を建設しているが、これらは長期の有人宇宙飛行を想定して設計されており、恒久的な植民地化を想定したものではない。
宇宙植民地化はSF作品で繰り返し登場するテーマである。[ 249 ] NASAは1975年には既に宇宙居住設計研究で宇宙植民地化の問題を評価し始めていた。この報告書はSF作品における様々な植民地化のアイデアの基礎を直接的に認めている。作家ロバート・サルケルドの言葉を引用し、宇宙飛行の創始者たちと並んでSFの先駆者たちの役割を強調しており、例えばジュール・ヴェルヌとコンスタンチン・ツィオルコフスキーが肩を並べている。[ 250 ]
実際、架空のテーマとしての植民地化と研究プロジェクトとしての植民地化は独立したものではありません。研究はフィクションを生み出し、フィクションは時に研究を刺激します。科学における最も魅力的なアイデアの多くは、実験室ではなく、アーサー・C・クラークやレイ・ブラッドベリといったSF作家の頭の中から生まれました。クラークの1945年の通信衛星に関する記事は、現代の通信衛星の背後にある最初のアイデアでした。[ 251 ]ブラッドベリの『火星年代記』は火星の探査と入植を探求しており、NASAの多くの火星探査ミッションの主なインスピレーション源とされています。[ 252 ] SF『スタートレック』のコミュニケーターとトリコーダーは、携帯電話や無線医療トリアージ機器のインスピレーション源であると言われています。[ 253 ] [ 254 ]フィクションは、新しい技術を開発するための革新と発明を刺激しました。通信、統治原則、高度な技術機器はすべてSFで推測されており、地球外植民地の生存の先駆けとなっています。[ 255 ]欧州宇宙機関のITSFプロジェクト（宇宙応用におけるSFの革新的技術）の研究は、フィクションと科学の相互影響について同様の考察を提供している。[ 256 ]
SF作家のノーマン・スピナードは、 SFが宇宙征服（彼によれば、この用語はSFの帝国主義的傾向を露呈している）と宇宙植民地化を生み出した先見の明のある力としての役割を強調している。[ 257 ] また、彼は、政治学者でSF作家のジェリー・パーネルが1980年代初頭にこの目的のために宇宙征服を復活させようとして、実際にはレーガン政権の戦略防衛構想プロジェクトを立ち上げたが、軍事計画が宇宙計画を復活させるどころか、その逆のことが起こったため、失敗だったと考えていることを示している。つまり、この計画の400億ドルの費用は、実際には月面基地の建設から奪われたのである。[ 257 ]
SF界の巨匠の一人であるアーサー・C・クラークは、マーシャル・サベージの思想を支持し、2001年の記事（彼の最も有名な作品の一つである『2001年宇宙の旅』のタイトルにもなっている）で、2057年までに人類が月、火星、エウロパ、ガニメデ、タイタン、そして金星、海王星、冥王星の周回軌道上にいるだろうと発表した。[ 258 ]現代のSFは、植民地化のビジョンをさらに拡大している。ジェームズ・S・A・コーリーの同名の小説シリーズを原作とするテレビシリーズ『エクスパンス』は、人類が太陽系を植民地化し、火星が独立した軍事大国となった数百年後の未来における人類の政治と紛争を描いている。テレサ・ハッチンが2021年にこのシリーズについて書いたエッセイでは、物語のフィクションと、現在の企業主導の宇宙探査活動の現実との比較がなされている。[ 259 ]
ロバート・ズブリンは
、自分が避けている唯一の言葉は「植民地」であり、「入植」を好むのは、前者が「問題を帝国主義と混同する」からだと述べている。
人類がいつか何らかの
絶滅
レベルの
出来事に直面することは、物理法則と同じくらい避けられないことです。
…私たちは、
地球温暖化
、
兵器化された微生物
、
新たな氷河期の到来、
イエローストーン国立公園の下にある超巨大火山が
長い眠りから目覚める
可能性、そして地球の軌道を横切る数千個の地球
近傍天体（NEO）
のいずれかによる
隕石や彗星の衝突など、様々な脅威に直面しています。…生命は、単一の惑星に置くにはあまりにも貴重です。…おそらく私たちの運命は、
星々の間で
生きる多惑星種になることでしょう
。
第7章「火星への帰還 ― 最終節：敏感な目標への有人ミッションを廃止すべきか」を参照。
火星の生物汚染は、宇宙飛行士が汚染された塵を吸い込んだり、居住区に持ち込まれた物質に接触したりした場合に発生する可能性があります。宇宙飛行士が汚染または感染した場合、火星の生物や病気を他の宇宙飛行士に伝染させたり、地球帰還時にそのような生物を生物圏に持ち込んだりする可能性が考えられます。地球に持ち帰られた汚染された乗り物や機器も汚染源となる可能性があります。
時間生物学を
維持するための適切な照明がないと
、乗組員に重大な問題が生じる可能性があります。
「これらのシミュレーションで使用したパラメータに基づくと、プロキシマ・ケンタウリbへの6300年にわたる複数世代にわたる宇宙旅行には、最低でも98人の入植者が必要であると結論づけることができる」とマリンとベルッフィは述べている。
