宇宙旅行で｢低重力｣が人体に与える深刻な影響 生命を維持するための｢星間宇宙船｣の設計

遠い恒星に向けて旅をするための宇宙船をつくるとしたら、水や酸素、食糧、重力の問題をどうすれば解決できるのでしょうか？（写真：ツネオMP／PIXTA）

民間企業による宇宙飛行が実施されるなど、宇宙はかつてないほど身近になっている。しかし、太陽系を離れた恒星への旅についてはどうだろうか？　私たちはいつか、遠い星まで出かけ、そこに住むことも可能になるのだろうか？
今回、NASAのテクノロジストである物理学者が、光子ロケットや静電セイル、反物質駆動、ワープ航法など、太陽系外の恒星への旅の可能性について本気で考察した『人類は宇宙のどこまで旅できるのか：これからの「遠い恒星への旅」の科学とテクノロジー』より、一部抜粋、編集のうえ、お届けする。

必要となる大量の空気と水

遠い恒星に向けて旅をするための宇宙船をつくるとしたら、水や酸素、食糧、重力の問題をどうすれば解決できるのだろうか？

【写真を見る】NASAテクノロジストの物理学者が本気で考えた宇宙トラベルガイド

平均的な人間は毎分7.6リットルの空気を吸い込む。これに乗組員の人数（数千人）を掛けると膨大な量になる。さらに、水も必要だ。アメリカ人は平均1日当たり1136リットルの水を使う。ヨーロッパ人では平均144リットル、ISS滞在中の宇宙飛行士では平均11.4リットルだ。

これらのデータから星間宇宙船の乗組員に必要な水の量が計算できる。こんな大量の空気と水をどうやって供給すればいいのだろう？

意外にも、これは今では宇宙技術の得意分野となっている。ISSでは、「環境制御・生命維持システム」（ECLSS）と呼ばれるものが使われているが、ECLSSは空気中の湿気のほぼ100％と尿の水分の85％をリサイクルし、システム全体で約93％の回収効率を実現している。現時点で93％なら、100％にかなり近いと言ってよく、悪くないレベルである。

一方、空気のリサイクルは、このレベルに達するにはまだまだ努力が必要だ。ISS内で摂取された酸素の再利用効率にしてもまだ50％以下でしかない。

地球の陸地では、地球の住人と宇宙のどこかに滞在している人々を合わせた数十億人の食糧供給のための農業効率改善を目指し、多大な努力が払われてきた。一方、宇宙での植物栽培には、まだ多くの課題が残っている。

とはいえ、根本的な問題はなさそうだ。したがって、宇宙農業でも地上の農業と同じく、割り当てられたスペースで見込まれる収穫量と、利用可能な資源（空気、水、養分など）の有効な活用ができるかどうかが制限要因となるだろう。

低重力が人体に及ぼす影響