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2024-07-27 15:00:00
宇宙で働くこと、さらには宇宙で暮らすことは、遠い夢から避けられない現実へと変化したが、疑問は残る。次世代の宇宙居住は一体どのようなものになるのだろうか？ 最大スペース答えは明らかであり、何十年、いや何世紀も前からそうでした。新世代の拡張可能な居住施設は、安全性と足を伸ばすのに十分なスペースの両方を提供できる可能性があり、最初の施設は 2026 年に建設される予定です。
このスタートアップは、元メイド・イン・スペースのアーロン・ケマー氏と、現在国際宇宙ステーションに取り付けられているような拡張可能な居住施設の共同開発者でありながら、慎重に脚光を避けてきたエンジニアのマキシム・デ・ヨング氏が率いている。
彼らは、この種の宇宙構造物のブレイクアウトの瞬間が、もうすぐやってくると確信している。他社が何十年も前から追求してきた設計の後継者、そして根本的な改良者として自らを位置づけることで、最終的には数十億ドル規模の市場を獲得できる可能性がある。
Max Space の拡張可能な居住施設は、これまで打ち上げられたものよりも大きく、強く、多用途であることが約束されています。もちろん、機械加工された堅固な構造物よりもはるかに安価で軽量です。そして、風船のような外観にもかかわらず、以前のものと同様に、宇宙のさまざまな危険に対して非常に耐久性があります。
画像クレジット: 最大スペース
しかし、スタートアップ企業が、何十年もの飛行の伝統と経験を持つ大手航空宇宙企業に本当に対抗できるのだろうか？デ・ヨング氏はその点については心配していないようだ。
「私のマントラは、事前にできることは絶対に試さないことです」と彼は私に言った。
「…それが常に私を苦しめることになるのです」と彼は付け加えた。
トランスハブの遺産
1997年NASAによる宇宙で拡張可能なトランスハブのコンセプトアート。画像クレジット: 米航空宇宙局（NASA）
拡張可能な居住施設は古くからあるが、実際に初めて使用されたのは1990年代のNASAのトランスハブ・プロジェクトで、そこで基本的なアプローチが開発された。
見た目に反して、拡張可能なものはただの大きな風船ではありません。目に見える外側の層は、多くの宇宙船と同様に、光を反射して熱を発散させるための薄い層です。構造と強度は内部にあり、トランスハブ以来、「バスケット織り」技法が確立された慣例となっています。
この方法では、ケブラーやその他の高強度材料のストラップを交互に並べて手作業で縫い合わせ、拡張すると編み籠のような表面が形成され、内部圧力が何千もの交差点全体に均等に分散されます。
少なくとも、それが理論です。
拡張前と拡張後の Sierra Nevada LIFE 拡張可能な生息地。画像クレジット: シエラネバダコーポレーション
デ・ヨング氏は、自身の会社であるシン・レッド・ライン・エアロスペースを通じてビゲロー・エアロスペース社と協力し、このバスケット織り構造の開発と発売に成功したが、最初から、これほど多くのステッチ、重なり、相互作用の予測可能性については疑問を抱いていた。安全基準をはるかに下回っていても、わずかな不規則性が連鎖的な故障につながる可能性があるからだ。
「私はこれらすべてのストラップを見て、現場の人間として、これはクラスターだと思いました。圧力が過剰または不足するとすぐに、負荷の何パーセントがどちらかの方向に伝達されるかわかりません」と彼は言いました。「私はそれに対する解決策を見つけられませんでした。」
彼はすぐに、今日バスケット織りのデザインに取り組んでいる人々（主にシエラネバダとロッキードマーティン）は非常に有能であり、 明らかに技術を進歩させた ビゲローの先駆的な拡張可能な居住施設が建設され、打ち上げられた2000年代初頭に比べると、はるかに優れています。（ジェネシスIとIIは17年経った今でも軌道上にあり、BEAM居住施設は 2016年からISSに取り付けられている。
しかし、緩和策は解決策ではない。飛行の伝統と広範囲にわたるテストを経たバスケット織りは、拡張可能な航空機の選択肢として異論の余地がないものの、世界のどこかに最適とは言えない設計が存在することが、エンジニアを常に悩ませるのと同じように、デ・ヨングを悩ませていた。確かに、これを強力かつシンプルかつ安全に行う方法はあったはずだ。
マイラーとベルヌーイ
Thin Red Line のスペースで作業中の Maxim de Jong。
こうしたことはよくあることだが、解決策は20年ほど前にまったくの偶然に見つかった。デ・ヨングにとって暗い時期だった。仕事ではビゲローによる買収の申し出を断り、彼の会社は苦境に立たされていた。家庭では、彼と妻は「クレジットカードで暮らしていた。車を売ってしまった」。さらに重要なのは、彼の息子が病気で入院していたことだ。
「息子の病状がなかなか良くならなかったので、『お大事に』と書かれた風船には本当にうんざりしていました」と彼は私に言った。
ヘリウムを充填したマイラーを不吉な気持ちで見つめていると、あることが彼の心に突き刺さった。「何かを入れることのできる容積のある物には、必ず2方向の荷重がかかる。しかし、子供用のマイラー風船は…2枚のディスクとたくさんのしわがあり、すべての応力が1つの軸に集中する。これは数学的な異常だ！」
風船の形状は、基本的に風船に作用する力の方向を変え、圧力が実際には 2 つの半分が接続する場所から離れる方向にのみ引っ張られるようにします。この原理は、より大きな規模でも適用できるでしょうか? デ ヨングは急いで文献を調べ、この現象について調べましたが、この構造は実際に 330 年前にフランスの数学者ジェームズ ベルヌーイによって記録されていたことがわかりました。
ベルヌーイの 1694 年の著書「弾性板曲面」の図で、原理的に等張体を示している (De Jong が教えてくれた)。画像クレジット: ベルヌーイ
たとえベルヌーイがこの興味深い異常現象を軌道上の居住地として意図していなかったとしても、これは喜ばしいことであり、また少し屈辱的なことだったかもしれない。
「謙虚さがあれば、ここまでは行けます。物理学者や数学者は、17 世紀からこのことをすべて知っていました。ベルヌーイはコンピューターを使えませんでした。羊皮紙にインクで書いただけです！」と彼は私に言いました。「私はそれなりに頭がいいですが、織物を扱う人はいません。盲人の国では、片目の男が王様です。正直でいなければなりません。他の人が何をしているかを見なければなりません。そして、掘り、掘り、掘り続けなければなりません。」
コード、つまり「腱」からベルヌーイの形状（等張体と呼ばれる）を形成することで、拡張可能なものに関するあらゆる問題が多かれ少なかれ自然に解決されるとデ・ヨング氏は説明する。
「構造的に決定的なものです。つまり、ある長さのコードを取るだけで、直径、高さ、形状などすべての形状が決まります。そして、これらが決まれば、圧力は赤道での PSI をコードの数で割ったものになります。そして、1 本のコードは他のコードに影響を与えません。1 本のコードにどの程度の強度が必要か正確にわかります。すべてが予測可能です」と彼は言いました。
膨らませた試作品が吊り下げられており、中にはシン・レッド・ライン社の従業員が乗っている。画像クレジット: 最大スペース
「作るのは驚くほど簡単です。」
重要な力は、これらのコード (プロトタイプでは 96 本、各 17,000 ポンドの定格) にかかる張力だけで、形状の両端にあるアンカーを引っ張ります。吊り橋やその他の高張力構造物から推測できるように、このタイプの接続を非常に強力にする方法はわかっています。ドッキング リング、ウィンドウ、その他の機能用の隙間を簡単に追加できます。
腱の変形の仕方も、円筒形や、 月の洞窟の凹凸のある内部（デ・ヨング氏はそのニュースに非常に興奮していた。インフレータブルは月の内部居住に非常に適した解決策だからだ。）
加圧構造は非常に信頼性が高いため、断熱材、放射線や微小隕石の遮断などにすでに使用されている飛行試験済みの素材で外装することができます。耐荷重性がないため、その部分の設計も同様にシンプルです。しかし、全体を圧縮するとわずか数インチの薄さのパンケーキ状になり、折りたたんだり、毛布のように他の積荷に巻き付けたりすることができます。
20 立方メートルの居住空間は、2 立方メートルのパンケーキ型、つまり「平面構成」に縮小されました。画像クレジット: 最大スペース
「これまで誰も作ったことのない最大のインフレータブルを、私たちは5人のチームで6か月かけて作りました」とデ・ヨング氏は語った。ただし、「これを正しく実装する課題は驚くほど複雑です」と付け加え、チームの専門知識を称賛した。
デ・ヨングが成し遂げたことは、機械加工された金属と同等の構造強度を持ちながら、質量と容積はほんのわずかしか使用しない宇宙空間の筐体の製造方法を発見、あるいは再発見したことだ。そして彼はすぐにその作業に取りかかった。しかし、誰がそれを飛ばすのだろうか？
最大スペースを入力
シン・レッド・ラインは、これまでに数多くの製品を軌道上に送り出してきました。しかし、この新しい拡張可能な製品は、長く困難な戦いに直面しました。宇宙飛行では、確立された方法と技術が強く支持されており、ジレンマに陥っています。つまり、飛行の伝統を得るには宇宙に行く必要があり、宇宙に行くには飛行の伝統が必要なのです。
近年、打ち上げコストとゲーム投資家の減少がこの悪循環を断ち切るのに役立っていますが、打ち上げロケットで実現するのはまだ簡単なことではありません。
デ・ヨング氏は10年以上にわたりアイソテンソイドに取り組んできたが、それが飛ぶのを見ることは決してないだろうと心配していた。買収の申し出は頻繁に受けていたが、「光栄ではあるが、ダークサイドに魂を売り渡したくはなかった」ため、自分のアイデアを軌道に乗せたいと考えていた。
そこにアーロン・ケマーがやって来た。彼の会社、メイド・イン・スペースは長年、国際宇宙ステーションにペイロードを投入してきた。ちょうど会社を売却したばかりで、彼は次の大きなことについて考えていた。文字通りだ。
「宇宙に本当の商業化（大規模な工場、住宅、研究室など）をもたらすには、もっと大きな容積が必要だとすぐに気付きました。拡張可能装置こそが、これを可能にする唯一の包括的なソリューションです」と彼は説明しました。「そして、宇宙拡張装置についてマキシムほど詳しい人は世界中どこにもいません。」
MARS 2024 での Max Space のプロトタイプ。画像クレジット: 最大スペース
「NASA、防衛、観光、宇宙製造企業、宇宙で医薬品を製造したい企業、さらにはエンターテインメント企業など、基本的にこれらすべてにとって、宇宙で何かをすることは非常に高価です」とケマー氏は述べた。その費用の多くは打ち上げにかかるが、供給が倍増するにつれてそのコストは継続的に低下している。一方、宇宙でアクセス可能な容積は、需要の増加に伴い数十年間わずかにしか増加していない。
そこで、この新しいアプローチを商業化するために特別に設立されたスタートアップ企業、マックス・スペースが誕生した。この名前は、宇宙にもっと広い空間があることを意味していると同時に、（マキシム）デ・ヨングへのオマージュでもある。ケマー氏は、比較的無名のまま何十年も活動してきたデ・ヨング氏は、もう少し評価されるべきだと考えた（「それが私にはぴったりだ」と同氏は述べた）。
最初のミッションは、SpaceXの相乗り車両で2026年に打ち上げられ、概念実証として飛行実績を獲得することになる。これは、現存する拡張型宇宙船がアイソテンソイドに対して持つ利点の1つである。
「LEO に行き、宇宙に飛ばされた中で最大のインフレータブルを膨らませ、しばらくそこに留まって何が起こるか見てみましょう」とケマー氏は語った。このロケットには小さな顧客用ペイロードがいくつか搭載されるが、それは二次的なものだ。この小さなロケットでコンセプトが実証されれば (2 立方メートルから 20 立方メートルに膨らむ、寝室サイズと言えるかもしれない)、実際のロケットは、すでに地上で実証されているように、はるかに大きくなるだろう。
「私たちの最初の拡張モジュールは、現在の宇宙ステーションのモジュールと同程度の大きさで、数十から数百立方メートルの範囲になります。最終的には、数千立方メートルを目指しています。これは、軌道への道のりだけでなく、月や火星へのミッションにも役立ちます」とケマー氏は語った。
月面上のマックス スペース カプセルのコンセプト アート。画像クレジット: 最大スペース
2 人は、農業、生活、製造、研究など、後から追加したり、パッケージ化したりできるさまざまな内部コンポーネントについて説明しました。必要なのが量であれば、Max Space はそれを提供する準備ができています。ケマー氏は、彼らが宇宙で実証する頃には市場が爆発的に拡大する (この表現を避けることは不可能です) と予想しています。その頃には、大型ロケットや宇宙居住が十分に進んでおり、業界は次世代のソリューションを求め始めるからです。
そうなったら、Max Space が答えを用意します。
#マックススペースは17世紀のひねりを加えた拡張可能な居住空間を新たに考案し2026年に発売予定