原子力電気推進宇宙船と火星の画像。米国は2028年に初めて原子力推進宇宙船を火星へ送ると明らかにした。/NASA

米航空宇宙局(NASA・ナサ)が初めて火星に原子力宇宙船を打ち上げる。深宇宙探査に原子力推進船を使えるかどうかを検証するためである。原子力推進船はヘリコプター3機を火星に降下させる計画だ。

ナサは「2028年末以前に原子力推進宇宙船『スペース・リアクター-1 フリーダム(Space Reactor-1 Freedom)』を火星に打ち上げる」と24日(現地時間)ワシントンDC本部で発表した。これまで原子力推進宇宙船が打ち上げられたことは一度もなかった。

◇核分裂エネルギーで動力用電力を生産

原子力推進宇宙船は原子力発電所と同じ方式で作動する。原子力発電はウランの核分裂連鎖反応から出る莫大な熱エネルギーを利用して水を沸かし、高温・高圧の蒸気をつくる。この蒸気がタービンを回し発電機を駆動して電力を生産する。

原子力推進宇宙船は同じ方式で生産した電力で帯電したイオンをつくる。噴射口の端で反対の電気をかけると、イオンがそちらへ移動しながら推進力が発生する。いわゆる原子力電気推進(Nuclear Electric Propulsion, NEP)方式である。

ナサはスペース・リアクター-1 フリーダム任務が、原子力推進が宇宙船に動力を供給できることを立証し、将来の核分裂動力システムの産業基盤を活性化すると明らかにした。ここには太陽系外縁にある惑星や天体へ向かう探査任務も含まれ得る。

従来の宇宙船はそのように遠い天体を探査することが不可能だ。莫大な量の液体燃料を積んで行けないためである。ただしボイジャー(Voyager)やジュノー(Juno)のようにバッテリーや太陽光で駆動できるほど小型の宇宙船だけが太陽系外縁領域に到達できた。

1977年にナサが打ち上げた無人探査機ボイジャー号は「放射性同位体熱電発電機(RTG)」という原子力バッテリーで作動する。放射性同位体が核分裂して発生する熱は熱電素子を経て電力に変わる。熱電素子は温度が変わると電流を発生する装置だ。

ボイジャーは原子力バッテリーのおかげで太陽電池が役に立たない太陽系の果てでも作動している。木星探査機ガリレオ号、土星探査機カッシーニ号、火星探査ローバー(移動型探査ロボット)キュリオシティにも同じバッテリーが搭載された。今回発表された原子力推進宇宙船は商用原発と同じ方式という点で、原子力バッテリーとは原理が異なる。

미국 우주기업 에어로인바이론먼트의 화성 탐사 헬리콥터를 장착한 스카이폴 상상도. 미 항공우주국(NASA)은 2028년 화성에 헬리콥터 6대를 배치해 장차 유인 탐사 지역에 대한 정보를 수집하겠다고 밝혔다./AeroVironment

◇ヘリ6機で有人探査向け情報を収集

原子力推進宇宙船は火星に到着後、ヘリコプター6機で構成された「スカイフォール(Skyfall)」搭載体を降下させる計画だ。ナサは2021年に火星へ四輪で動くローバーのパーサビアランス(Perseverance)と超小型無人ヘリコプターのインジェニュイティ(Ingenuity)を着陸させた。火星探査ロボットは以前にもあったが、火星の空を飛んだヘリコプターは初めてだった。ローバーは依然として作動しているが、ヘリは2024年1月に墜落して任務が終了した。

ナサは原子力推進船が送るヘリコプターはインジェニュイティをモデルに製作されると明らかにした。インジェニュイティは2021年4月から2024年1月まで72回の飛行を遂行した。インジェニュイティが技術実証用だったのに対し、スカイフォールのヘリコプター編隊は具体的な科学探査任務を遂行する見通しだ。

先に米宇宙企業エアロバイロメント(AeroVironment)は2025年7月24日の声明で「火星に偵察ヘリコプター6機を配備するスカイフォールを設計した」とし「ヘリコプターは米国初の火星宇宙飛行士のための最優先着陸候補地として選定した複数の地点を探査する」と明らかにした。

エアロバイロメントは「火星を探査する間、各ヘリコプターは独立的に運用される」とし「高解像度の表面映像と地下レーダーデータを地球へ送信して分析することで、有人探査機が水・氷およびその他資源が最も豊富な地域に安全に着陸できるよう支援する」と明らかにした.

3段階の月面基地の想像図。この段階で宇宙飛行士の長期滞在拠点が構築される。/NASA

◇3段階の月有人基地建設案も発表

ジャレッド・アイザックマン ナサ局長はこの日、今後10年間の計画は米国人が宇宙探査任務に再び信頼を持つようにすることを目標にすると明らかにした。ナサは米国が1972年のアポロ17号以来中断した有人月探査をアルテミス計画で再開した。

来月1日に打ち上げられるアルテミス2号は初めて宇宙飛行士4人を乗せ、月周回の試験飛行を実施する。先立つ2022年のアルテミス1号任務は、マネキンを乗せたOrion宇宙船が月周回を行う無人の試験飛行として進められた.

宇宙飛行士の月着陸は2028年に修正された。当初、宇宙飛行士を月に降ろす予定だったアルテミス3号は2027年に地球軌道で月着陸船とのドッキング(結合)などを試験し、翌年アルテミス4号が宇宙飛行士を月に着陸させる計画だ。ナサは「アルテミス5号からは6カ月ごとに月へ有人探査機を着陸させる計画だ」と明らかにした。

ナサは月有人基地の建設にも本格的に乗り出すと明らかにした。アイザックマン局長はこの日、宇宙企業や各国宇宙機関の関係者、議員らの前で「地球外で人類初の恒久的な表面前哨基地を建設するための進化的なプロセスがある」と述べた。

宇宙航空研究開発機構(JAXA)とトヨタは2029年の打ち上げを目標に月面探査車を開発している。/トヨタ

ナサは月に持続的な人間の拠点を確保するため、段階的アプローチを推進すると発表した。この戦略の一環として、これまで進めてきた月周回基地ゲートウェイ(Gateway)プロジェクトを一時中断し、月面探査を持続的に推進できるよう支援するインフラ整備に重点を移す計画だと明らかにした。

ナサは第1段階として民間企業主導で月探査機や探査車、計測器などを送る。ここには原子力バッテリーも含まれる。第2段階は半居住型インフラと定期的な物資輸送体制を構築し、月面で宇宙飛行士の探査活動を支援する。

このとき月探査車はオープン型から密閉型へと変わる。日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)の加圧型ローバーも第2段階案に含まれる。過去にアポロ宇宙飛行士は車輪のみのローバーに乗ったが、日本の自動車メーカーであるトヨタが開発中のアルテミス加圧式ローバーは屋根が備わっており、宇宙服なしで搭乗できる。

第3段階は本格的な長期滞在基盤を整える過程である。着陸船は宇宙飛行士と貨物を同時に輸送し、月に持続的な拠点を確保する。この段階ではイタリア宇宙機関(ASI)が開発中の多目的居住モジュールとカナダ宇宙庁(CSA)の多目的月探査車も含まれる。

NASA(2026), https://www.nasa.gov/news-release/nasa-unveils-initiatives-to-achieve-americas-national-space-policy/

AeroVironment(2025), https://www.avinc.com/resources/press-releases/view/av-reveals-skyfall-future-concept-next-gen-mars-helicopters-for-exploration-and-human-landing-preparation

※ 本記事はAIで翻訳されています。ご意見はこちらのフォームから送信してください。