世代船

ロケット開発のパイオニアであるロバート・H・ゴダードは、著書『究極の移住』（1918年）の中で、長期間の恒星間旅行について初めて記述した。^{[ 2 ]}この中で彼は、太陽の死と「恒星間方舟」の必要性について述べた。乗組員は数世紀にわたって仮死状態で旅をし、別の恒星系に到着したときに目覚めることになる。彼は小さな衛星や小惑星を船として使用することを提案し、乗組員は世代を超えて心理的および遺伝的な変化を経験するだろうと推測した。^{[ 3 ]}

宇宙飛行理論の父とみなされているコンスタンチン・ツィオルコフスキーは、エッセイ「地球と人類の未来」（1928年）の中で、初めて複数世代の乗客の必要性について述べ、数千年を旅するエンジンを備えた宇宙コロニーを「ノアの箱舟」と名付けた。物語の中で、乗組員は世代を超えて様々なレベルで大きく変化し、地球を故郷の惑星として認識することさえなくなっていた。^{[ 4 ]}

世代宇宙船に関するもう一つの初期の記述は、ジョン・デズモンド・バーナルによる1929年のエッセイ「世界、肉体、そして悪魔」にある。^{[ 5 ]}バーナルのエッセイは、一般に公開され、他の作家に影響を与えた最初の出版物だった。彼は、人類の進化の概念と、現在では世代宇宙船と呼ばれる生活様式を通じた人類の宇宙における未来について書き、それは「地球儀」という一般的な言葉にも表れている。^{[ 5 ]}

2012年の論文「ワールドシップ ― アーキテクチャと実現可能性の再検討」では、いくつかのタイプの恒星間宇宙船が区別されています。人口が10万人を超えるものはワールドシップ、1,000人から10万人までのものはコロニーシップと呼ばれます。人口が1,000人未満の恒星間宇宙船は、巡航速度が光速の10%を超える場合はスプリンター、それ以下の場合はスローボートと呼ばれます。

この論文では、世界規模の宇宙船として想定される最低限の人口（10万人）を持ち、4つのスタンフォード・トーラス型コロニーを積み重ねた構造（人口が2.5倍、質量が10%増加など、オリジナルからの変更点あり）と、プロジェクト・ダイダロスに基づいた推進・発電システムを備えた、提案された世界規模の宇宙船についても説明している。スタンフォード・トーラスが選ばれたのは、生命維持システムや壁の厚さなど、詳細な設計が網羅されているためである。

この研究では、世界規模の宇宙船は、任務を遂行するのに十分な信頼性を確保し、故障が壊滅的な影響を及ぼすのを防ぐために、自動故障検出および自己修復システムが必要であるという結論も出している。^{[ 1 ]}

2011 年 12 月に Andreas M. Hein によって開始されたプロジェクト Hyperion は、有人星間世代船の統合コンセプトを定義する予備調査を実施することを目的としています。これにより、現在までに最も詳細な世代船の設計が実現しました。^{[ 7 ]}このプロジェクトは、星間研究イニシアチブ と関連しており、ミュンヘン工科大学のWARR学生グループに端を発しています。この調査は、現在および近未来の技術を使用して有人星間飛行の実現可能性を評価することを目的としています。また、将来の研究および技術開発計画を導くとともに、有人星間旅行について一般の人々に情報を提供することも目的としています。^{[ 8 ] [ 9 ]}このプロジェクトの注目すべき成果には、世界規模の船システムアーキテクチャと適切な人口規模の評価が含まれます。^{[ 1 ] [ 10 ]}世代船に関する調査論文は、 2019 年のESA星間ワークショップおよび ESA のActa Futura誌で発表されました。^{[ 11 ] [ 12 ]} 2024年に学際的なデザインコンペが開始されました。^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} 2025年7月に結果が発表され、イタリアのChrysalisチームが1位、ポーランドのWFP Extremeが2位、マレーシアのSystema Stellare Proximumが3位となりました。^{[ 7 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

第一世代の宇宙船は、高コストと、目的地となる恒星系が十分に居住に適した環境であるかどうかの不確実性というリスクとのバランスを取る必要がある。

そのような船は完全に自給自足でなければならず、乗船者全員の生命維持に役立てる必要がある。船の居住者が長期間維持できる非常に信頼性の高いシステムを備えていなければならない。そのためには、何千人もの人間が自力で生き延びられるかどうかを、助けが届かない場所に送り出す前にテストする必要がある。バイオスフィア2のような小型の人工閉鎖生態系は、そのようなシステムの工学的課題を検証するために建設されてきたが、結果はまちまちである。^{[ 21 ]}

世代宇宙船は、起こりうる生物学的、社会的、および士気の問題を予測する必要があり、^{[ 22 ]}また、関係するさまざまな乗組員の自己価値と目的の問題にも対処する必要があるだろう。

世代宇宙船に必要な最低限の人口の推定値は様々である。人類学者のジョン・ムーアは、乗船前に人々の遺伝子検査を行わず、社会的統制や社会工学（例えば、30代になるまで子供を産むのを待つこと）も行わず、卵子、精子、胚の凍結保存（精子バンクで行われているように）も行わない場合、乗船する最低人数が160人であれば、200年の宇宙旅行中、遺伝的多様性の損失をほとんど伴わずに、通常の家族生活（平均的な個人が10人の結婚相手候補を持つ）を送ることができると推定している。乗船する人々が20代前半のカップルで、船内に住む全員が30代半ばから後半になるまで子供を産むのを待つことを義務付けられるとすれば、最低人数はわずか80人となる。しかし、この推定値には、妊婦の年齢のために妊婦と胎児または赤ちゃんの両方に健康上の問題が発生する可能性が高くなるなど、多くの変数が考慮されていない。^{[ 23 ]} 2013年、人類学者のキャメロン・スミスは既存の文献を精査し、数万人の最低限の妥当な人口を推定する新しいコンピューターモデルを作成した。スミスの数値は、ムーアなどの以前の推定値よりもはるかに大きかったが、これはスミスが事故や病気のリスクを考慮に入れ、150年の旅の途中で少なくとも1回の深刻な人口災害を想定しているためである。^{[ 24 ]}

プロキシマ・ケンタウリのような最も近い近隣の恒星系に到達するのに何世代もかかる可能性があることを考えると、このような恒星間方舟の実現可能性に関するさらなる問題には、以下のようなものがある。

• 人類がスポンサーにとって受け入れがたい方向に劇的に進化する可能性
• スポンサーが受け入れ可能な文化を隔離状態で維持するために必要な最小人口。これには次のような側面が含まれる可能性がある。
  • 船舶の維持、運用、操縦に必要な科学的および技術的スキルを習得する能力
  • 想定された目的（惑星植民地化、研究、新たな星間宇宙船の建造）を達成する能力
  • スポンサーの価値観を共有することは、地球を離れて航行を開始した後、目標の恒星に到達するまで子孫が生き残ることが動機の一つとなる場合を除き、母星以外では経験的に実現可能であることが証明される可能性は低い。

宇宙船が複数世代にわたって安定した環境を維持するには、人間のコミュニティと完全なリサイクル生態系を支えるのに十分な大きさでなければならない。^{[ 25 ]}このような大きさの宇宙船は、加速と減速に多くのエネルギーを必要とする。より小型の宇宙船は、加速が容易で巡航速度を高くすることがより実用的である一方、宇宙放射線への曝露と船体の故障が発生するまでの時間を減らすことができるが、資源の代謝フローと生態系のバランスに課題が生じる。^{[ 26 ]}

長期間航行する世代宇宙船では、社会構造の崩壊が見られる可能性がある。社会の変化（例えば反乱）は、そのような期間中に起こり、宇宙船が目的地に到達するのを妨げる可能性がある。この状態は、アルギス・ブドリスが1966年の書評で説明した。^{[ 27 ]}

光速よりも遅い星間宇宙船が、幾世紀にもわたる苦難の時を旅し、乗組員は船の内部以外、現実との繋がりを失っていく……。まあ、物語はご存知でしょう。不幸な下り坂、船内の様々な区画で繰り広げられる野蛮な部族間のスリリングな争い、そして、もし作者がそう望むなら、善人が勝利し、たとえ誤っていたとしても、高貴な基盤に基づいて未来に立ち向かう準備をする、究極の希望の閃き。

ロバート・A・ハインラインの『空の孤児』（「このテーマの完璧な表現」とバドリスが述べた）^{[ 27 ]}とブライアン・オールディスの『ノンストップ』 （米国タイトル：『スターシップ』）は、そのような社会について論じている。

深宇宙の放射線環境は、高エネルギー銀河宇宙線（GCR）の流入量がはるかに多いため、地球の表面や低軌道とは大きく異なります。他の電離放射線と同様に、高エネルギー宇宙線はDNAを損傷し、癌、白内障、神経障害のリスクを高める可能性があります。^{[ 28 ]}