[論文レビュー] The Use of Extraterrestrial Resources to Facilitate Space Science and Exploration

Ian Crawford, Martin Elvis+1 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 2016

Space exploration and regulation参考文献 7被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、月や小惑星に存在する水氷などの宇宙資源を活用することで、打ち上げコストを著しく削減し、持続可能で大規模な宇宙科学および探査を可能にすると主張している。イン・スィトゥ・リソース・ユーリゼーション（ISRU）により、深宇宙望遠鏡や外惑星サンプル・リターン、月面・火星基地のミッションがより現実的かつ費用対効果の高いものとなる。これにより、宇宙インfraは地球依存型から宇宙ベース型に転換される。

ABSTRACT

To-date, all human economic activity has depended on the resources of a single planet, and it has long been recognized that developments in space exploration could in principle open our closed planetary economy to external resources of energy and raw materials. Recently, there has been renewed interest in these possibilities, with several private companies established with the stated aim of exploiting extraterrestrial resources. Space science and exploration are among the potential beneficiaries of space resources because their use may permit the construction and operation of scientific facilities in space that will be unaffordable if all the required material and energy resources have to be lifted out of Earth's gravity. Examples may include the next generation of large space telescopes, sample return missions to the outer Solar System, and human research stations on the Moon and Mars. These potential scientific benefits of extraterrestrial resource utilisation were the topic of a Royal Astronomical Society specialist discussion meeting held on 8 April 2016 and summarised here.

研究の動機と目的

• 宇宙ミッションにおける宇宙資源の利用がもたらす科学的・経済的利点を評価すること。
• 深宇宙探査に必要なすべての物資を地球から打ち上げる高コストと物流上の課題に対処すること。
• ISRUが月および火星における長期的な有人活動を支える方法を検討すること。
• 宇宙空間に大規模な科学施設を建設する可能性を、地上外の材料を用いて検証すること。
• 宇宙資源利用に関するロイヤル・アストロノミカル・ソサエティの会議で得られた主な知見を要約すること。

提案手法

• 推進剤、生命維持、建設資材の供給にイン・スィトゥ・リソース・ユーリゼーション（ISRU）を活用するミッション・アーキテクチャを分析する。
• 大型宇宙望遠鏡やサンプル・リターンミッションなど、ISRUの恩恵を受ける可能性がある現在および計画中の宇宙ミッションをレビューする。
• 月および小惑星における水氷やレゴリスの抽出および処理の技術的・経済的妥当性を評価する。
• 民間宇宙企業が資源利用技術の発展において果たす役割を検討する。
• 宇宙資源の科学的応用に関する専門会議の知見を統合する。
• 地球からの打ち上げ依存を減らすために、地上外資源の利用が、野心的な宇宙科学目標の実現にいかに重要であるかを強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イン・スィトゥ・リソース・ユーリゼーション（ISRU）は、深宇宙ミッションのための物資の打ち上げコストと質量をどのように低減できるか？
• RQ2 月および火星における長期的探査を支えるために、どの種類の宇宙資源が最も実現可能であるか？
• RQ3 地球から発射された部品に頼らず、現地の材料を用いて宇宙空間のインフラをどのように構築できるか？
• RQ4 大型望遠鏡やサンプル・リターンなど、地上外資源へのアクセスがあることで実現可能になる科学ミッションは何か？
• RQ5 民間企業と宇宙機関が、ISRU技術の開発を進めるためにどのように連携できるか？

主な発見

• 月および小惑星に存在する水氷を活用することで、イン・スィトゥ・推進剤の生産が可能となり、ミッションの質量とコストを著しく削減できる。
• 建設資材および燃料を地球ではなく宇宙から調達することで、大型宇宙望遠鏡や外惑星サンプル・リターンミッションがより費用対効果が良く、現実的なものとなる。
• 生命維持および基地建設にISRUを活用することで、月および火星における有人研究施設の持続可能性が確保できる。
• 地球依存型から宇宙ベース型の資源利用への移行は、持続可能な宇宙科学および探査の新時代を可能にする。
• 民間企業が、宇宙資源利用に不可欠な技術の開発を牽引する重要な役割を果たしつつある。
• ロイヤル・アストロノミカル・ソサエティの会議では、ISRUは技術的に実現可能であるだけでなく、将来的な宇宙科学および探査にとって不可欠であると結論付けられた。