マーズスーツ

マーズスーツ：火星での活動を支える宇宙服

マーズスーツ、またはマーズスペーススーツとは、火星での船外活動（EVA）を目的として設計された宇宙服です。地球の低軌道での宇宙遊泳用に作られた宇宙服とは異なり、マーズスーツは火星表面での実際の歩行や、過酷な環境への耐久性が重視されています。

火星環境への適応

火星の重力は地球の約37.8%と低く、月面の約2.3倍です。そのため、重量は重要な考慮事項となりますが、宇宙空間と比較して熱需要は少なくなります。また、火星表面の圧力は非常に低く、約0.6～1キロパスカル（0.087～0.145psi）程度です。この圧力は、スーツ内の気圧と競合します。さらに、火星表面では、太陽フレアによる放射線被曝のリスクがあり、短時間で放射線量が急増する可能性があります。

火星の空気は主に二酸化炭素で構成されており、人間が呼吸するための十分な酸素が存在しません。また、大気圧も地球の海面よりもはるかに低いため、これらの点も考慮する必要があります。その他、火星の塵、低温、そして放射線も問題点として挙げられます。

マーズスーツの設計と機能

2010年代に開発されたNASAのZ-2スーツは、乗組員同士を識別するためのエレクトロルミネセントパッチを搭載しています。Z-2スーツのテストは、真空チャンバー、NASAの中性浮力研究所（無重力状態を模擬する大型プール）、そして岩の多い砂漠地帯で行われました。

マーズ2020ローバー計画では、SHERLOC実験を通じて宇宙服素材のテストが行われ、火星環境がスーツ素材に与える影響を測定しました。このテストでは、オルソファブリック、テフロン、nGimatコーティングされたテフロン、ダクロン、ベクトラン、ポリカーボネートという6種類の材料が選ばれました。オルソファブリックは、ゴアテックス繊維、ノーメックス、ケブラー-29を組み合わせた高分子材料です。

NASAは、火星の紫外線（UV）環境を再現した条件下で2500時間、宇宙服の材料テストを実施し、材料の耐久性を検証しました。特に、化学反応を起こしやすい火星の塵や紫外線が、スーツの機能時間に影響を与える可能性を考慮しています。

マーズスーツの設計には、中世の鎧が部分的にインスピレーションを与えたとされます。また、バイザーに投影されるヘッドアップディスプレイ、内蔵通信機器、生命維持装置、音声認識アシスタントなどの機能が検討されています。

設計上の懸念事項としては、火星の塵を伴う強風、宇宙線などの放射線、摂氏マイナス130度までの低温、紫外線曝露などがあります。さらに、マーズスーツを宇宙空間でも使用するか、火星表面専用とするかという点も設計における重要な要素となります。

バイオスーツとその他のスーツ

バイオスーツは、体を包み込むような形状の圧迫式宇宙服です。このスーツでは、圧力は素材の構造と弾性によって生み出され、従来の宇宙服のように加圧ガスを使用しません。ガス圧は柔軟なスーツを硬くする可能性があります。

オーストリア宇宙フォーラムのAoudoスーツは、惑星表面用の宇宙服シミュレーターで、周囲の空気で換気を行い、ヘッドアップディスプレイなど、多くの機能と技術強化テストを備えています。NASAエイムズが開発したAX-5は、ハードスーツの一種です。

現在の宇宙服は、ソフトスーツかハイブリッドスーツが主流で、低圧純酸素を使用します。これにより、EVAを行う人は減圧症を予防するため、事前に酸素を吸入する必要があります。一方、ハードスーツは高圧空気を使用できるため、事前の酸素吸入は不要ですが、動きやすさが制限される場合があります。

シミュレートされた火星スーツは、アメリカ・ハワイでのHI-SEAS地球ベースの宇宙飛行アナログテストで使用されています。また、マーズスーツの設計は、技術教育のテーマとしても活用されています。

火星探査へのニーズ

2017年のNASA認可法では、2030年代初頭までに火星の近く、または火星表面に人間を送り込むことがNASAに指示されました。これに伴い、マーズスーツの開発はさらに加速しています。

スーツポートの概念

火星宇宙服は、エアロックとスーツの出入りを組み合わせたスーツポート設計での統合が検討されています。スーツの外側が車両の外にあり、火星の環境にさらされている間に、人がエアロックの開口部からスーツに滑り込むというアイデアです。ハッチが閉じられた後、車両内は密封され、人間はスーツの生命維持システムによってサポートされます。

NASAは、2010年代にスーツポート設計のZ-1宇宙服をテストしました。Z-1のデザインでは、宇宙服の後部にハッチがあり、適切な車両や構造物とドッキングします。

まとめ

マーズスーツは、火星の過酷な環境下で人類が活動するために不可欠なツールです。高度な技術と材料を駆使し、安全性と機能性を両立させることが求められています。今後の研究開発によって、より高性能なマーズスーツが登場し、火星探査の成功を支えるでしょう。

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