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1日10分、宇宙時間をテーマに毎日お届けしております。宇宙話。今回は、人類が宇宙移住をしていく。
宇宙に何人も住んでいる状態が実現される可能性がある。というところで、リアルに必要な酸素のお話ししていきたいと思います。
酸素必要だけど、本当に効率よく酸素作れるのか。酸素なかったら僕たち死んじゃうよ。というところで、最新のネイチャーと呼ばれる超権威のある雑誌の姉妹雑誌
ネイチャーコミュニケーションズというところに紹介された、地上でも効率よく太陽の光から酸素を生成できる技術。
これが月、火星で使えるのか。そんなお話ししておりますので、ぜひ最後までお付き合いください。
2023年7月9日、始まりました。佐々木亮の宇宙話。
このチャンネルでは、1日10分宇宙時間をテーマに、天文学で白紙号を取得した専門家の亮が、毎日最新の宇宙トピックをお届けしております。
本日でエピソードが1002話目を迎えております。 基本的には1話完結でお話ししておりますので、気になるトピック、気になるタイトル、そのあたりから聞いていただけたらと。
そちら面白かったら是非ですね、フォローだったり、レビューだったりいただけたら嬉しいです。 ちなみに前回は、地球みたいな惑星ってどういうタイミングでできるんだろう
っていう話だったりとか、1000話はちょっと通り越して、999話とかでは宇宙ビジネスのちょっとカンファレンスに、実はこのポッドキャストメディアパートナーとして呼んでもらってることもあったりするので、
そういった現地レポートのお話だったりとか、そういったところをさせていただいておりました。 なのでですね、そのあたり聞いていただけたらいいんじゃないかなと。
あとはその前、ブラックホールとかもあるんで、結構面白いんじゃないかなと思います。 そんな中で、今回どんなお話をしていくのかっていうところで言うと、宇宙空間で酸素を作る技術。
これがかなり効率化される可能性がある。 そんなお話をしていきたいと思っております。
今回のお話は、大人気宇宙ポータルサイトSORAEとのコラボ企画になっております。 こちらですね、ウェブの記事の方でも、そしてそこに写真がついていたりもするので、記事、写真、そして音声、セットで聞いていただけたらより楽しめる内容になっているんじゃないかなと思いますので、ぜひよろしくお願い致します。
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ということで、早速本題入っていこうかなと思うんですけど、宇宙空間で人間が生きていく、生活していく、あとは移住していく、そんな状況を考えたときに一番必要なものなんでしょう。
これはもうシンプルですよね。僕たち生きている上で、マジで一番来れないと死ぬみたいなもの。
酸素ですよね。酸素です。もちろん、食べ物を食べなきゃいけないし、他にも自分たちが生活しやすいような温度だったりとかいろいろあると思います。
そういう条件もろもろあるけど、やっぱり一番重要視されているのって酸素だと思うんですよね。酸素。これはもう人間が生存するのには必要不可欠な要素の一つです。
そんな酸素っていうのは、もう地球の大気中には当たり前のように存在しているような感じがしませんか。
けど、昨日、地球の歴史とか惑星の歴史とか話してきましたけど、地球自体の歴史も40億年、50億年っていうような、そのぐらいの長さでの歴史の長さがある中で、
酸素がこれだけ豊富に誕生しているのって、だいたい20億年ぐらい前からなんですよ。って言われてます。
まあ諸説あると思うんですけど、ここに関しては。それに対して、じゃあ、初期の頃から酸素っていうのはやっぱまだ乏しかったんじゃないかなっていう、特にこうやって僕たちみたいな生命が生存する上で、
っていうところで、そういう背景があるんですよね。じゃあ、なんでこんなに酸素が生まれ始めたのか。
っていうところで言うと、このシアノバクテリアって呼ばれるようなものが、
抗合性、これ中学の、小学校とかでももう勉強するか。これをシアノバクテリアが起こすことによって、酸素を生み出し始めたっていうところはきっかけだったっていうふうに言われてるみたいなんですよ。
抗合性、これは、これ僕ね、ポッドキャストで抗合性って言葉を使うときすごい悩んじゃうんですよ。
抗合性なのか、抗合性なのか。文脈によって僕、すごい変な発音で言うかもしれないんですけど、ちょっとそこだけ許していただけたらと思います。
抗合性は、光のエネルギーを使って、材料、水だったり二酸化炭素っていうところを使いながら
酸素を生成したり、あとは糖になるようなものですね。そういった炭素を使って何かものを作るっていうところで、人間の体に、人間の体というか植物の体の中でそういった現象が発生する。
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そして、だから植物を増やすことによって酸素の量とかっていうのも増えていくみたいな、そんな話です。
で、この中でも特にやっぱり二酸化炭素を使うっていうところもあるけど、水から酸素を引き抜いてくるっていうような、そういった作用。
ここに結構今実はこのSDGsとかいろいろ言われている中で、ここすごい重要になってくるんですね。
電気を使って、太陽の光を使って、水から酸素を生成していくっていうこのフェーズ、ここにすごい注目度が集まっています。
で、これ地上でも、今ここに対してものすごく効率よく酸素、そして水素っていうのを抜き出すっていう取り組み、そして装置が開発されています。
それの代表的な例っていうのがPECデバイスって呼ばれるものです。
PECデバイス、これね、注目されてないけど、実はめちゃめちゃ地上で重要になってくるものなんですよ。
フォトエレクトロケミカルの略でPEC、フォトが光、で、エレクトロが電気、ケミカルが科学ですね。
フォトエレクトロケミカル、これを略してPECって言って、PECデバイスって言ったりするんですね。
太陽光を利用して、水から水素、酸素っていうのを獲得していく。これがPECデバイスの役割なんですよ。
で、今回これ面白いのが、ネイチャーコミュニケーションズって呼ばれる、ネイチャーっていう非常に権威のある雑誌があります。
そのネイチャーから派生したネイチャーコミュニケーションズっていう論文雑誌に、今回掲載されたのが、このPECデバイスっていうのが
宇宙空間でうまく動作するのかどうかっていうのを評価する仕組みっていうのができましたっていう、そういう研究結果なんですね。
つまり、特に宇宙空間の中でも今回注目されているのは、月だったり、宇宙ステーションだったり、最後の最後は火星だったり、そういったところでこのPECデバイス、
フォト、僕も全然覚えられないんですよ。カンペ見ながら話してるんですけど、フォトエレクトロケミカル、
PECデバイスですね。これによって太陽光を使って水を水素と酸素に効率よく分けるっていうところをどれだけ宇宙空間でできるかっていう、そういう話が今
注目を集めていて、ネイチャー系列の論文にも載っていたと。 例えばじゃあ、今宇宙空間に人がいる状態って割と当たり前に見かけますよね。
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宇宙ステーション、国際宇宙ステーションに宇宙飛行士の方が滞在しているっていうところ。 じゃあ、あれってどうやって酸素とかっていうのを
生成しているのか、どういう空気を吸っているのか、 みんな想像したことありますか?
これなかなか難しいと思うんですけど、国際宇宙ステーションでは、 ソーラーパネルでまず電気を太陽からエネルギーを受けて電気を作ります。
その電気を使って、これも中学校とか小学校でやりましたね。電気分解。 なんか変な鉄の棒みたいなのを2つ電気の中にぶっさして、
で、そのぶっさしたところに電気を通すと、片方の試験管には水素、 片方の試験管には酸素が溜まっていくみたいな。あれですよ、あれ。
覚えてますか?理科の定期テストとかだと、その試験管の近くに、 例えばじゃあ、
マッチで火をつけたやつを近づけたら、ポンっていう爆発音とともに火がポンとできるというような回答した記憶、
どうですか?皆さんの頭の片隅のどっかにあるんじゃないかなぁと思うんですよ。 あれです、あれ。あれが電気分解っていうやつ。
電気の力を使って、水から酸素と水素っていうのを抜き出してくるっていう。 で、また、あとは宇宙飛行士が吐き出した二酸化炭素ありますよね。
ああやって、水から電気分解で酸素の一部っていうのは、そこから賄われていて、それを吸えるんですよ。
で、酸素吸うと、じゃあその後何が起こるかっていうと、宇宙飛行士、二酸化炭素吐き出しますね。 二酸化炭素を吐き出す。
ってなってくると、そこも何か再利用できないかって、宇宙ステーションでは考えられてるんですよ。 宇宙ステーションで、じゃあその二酸化炭素、どういうふうに再利用されてるかっていうと、水。
二酸化炭素をある機械の中を通すと、水とメタンに変換する装置っていうのも実は使われてる。 そういうふうに二酸化炭素が水になって、水をまた電気分解して酸素とか水素っていうのを取り出す
みたいな、そういった循環が一部、 国際宇宙ステーションの中では回っていると。
ただし、この技術っていうのは、結構まだなんか信頼性が結構低いって言われていて、 効率がさらに悪いらしいんですね。
酸素を生成するプロセスは国際宇宙ステーションの中では、生命維持システムっていうふうに言われているんですけど、
この生命維持システムで使用される全エネルギーの3分の1っていうのが必要だというふうに言われてるんですよ。
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酸素を生成するプロセスでは。これね、なかなか大変だというところで、ここをどうにか解決できないかっていうような目線での研究っていうのが実はこれまで
いろいろ進められてきたんですね。 国際宇宙ステーションである程度回っているし、管理もできるからいいっていう時代から、今の時代は
宇宙に人が行くのが当たり前になり始めていて、 しかも月に人が行く、なんならその後に火星に人が行く。
その前の段階では月に1000人人が住む。 そういう時代っていうのが考えられ始めているし、現実味を帯び始めているんですよね。
その現実味を帯びてきた宇宙移住っていうところが考えられ始めていると、もう 宇宙空間で酸素を作る技術っていうのは、もう本当に
喫緊で必要になってくる技術なんですよ。 そんな中で、じゃあ地上で使われているこのPECデバイス
フォトエレクトロケミカルデバイスっていうものが宇宙空間で使えないかと。 このデバイスは太陽光を使って水を水素と酸素に分解できるから
酸素の供給量を効率的に出せるんじゃないかというところで、今回はウォーリック大学っていうところの研究者たちが、じゃあこの酸素を生成する
PECデバイスの実用可能性っていう、宇宙での実用可能性っていうところを検討し始めたと。 で、これもう先に結論言うし、ネイチャーコミュニケーションズっていう
権威のある論文雑誌に載っているっていう背景から、なんとなく予想はつくと思うんですけど、これ宇宙でも使えるっていう研究結果が出たんですね。
宇宙で得られる太陽のエネルギーと水さえあれば、これ酸素、効率よく、今宇宙で使われているような電気分解のシステムよりも効率よく酸素を生成できる
っていうところが今回明らかになったというところが強く出てます。 最近はこれ、前のソラエとのコラボ
このね、宇宙ポータルサイトソラエとのコラボ、毎週やってるんですけど、3週間前ぐらいかな
のエピソードでも話させてもらったんですけど、月の土、レゴリスっていうのがあるんですよね。 そのレゴリスから直接
酸素を取り出す手法っていうのも実は今研究がどんどん進んでいて、これも月に人が住むために非常に重要な役割を担ってきそう
っていうところがあります。しかも、 まあ当時のエピソードぜひ聞いてほしいんですけど
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この月の砂から酸素を取り出す方法っていうのがレンジでチンするっていう方法なんですよね。
これ本当にマイクロ波をめちゃめちゃに当てると 月の砂から酸素を取り出せるっていうのが実験結果からわかってるんですよ
これすごいじゃないですか ただこれまだ実用にはいたらないかなっていうふうにも思われている条件付き
なんかすごい高音になったりするとかいろいろあるんですよねっていうところでまだまだ 他の路線からも酸素の生成方法っていうところは検討されているんですけど
今回のこの研究ではPECデバイスっていうのを使うことによって 自ら太陽光を使って効率よく酸素を取り出すことができるというところが
提案されています これはね本当に宇宙空間に人が行き始めるっていうところを支えてくれるかなり面白い
技術になってくるんじゃないかなと個人的には思っていてこれに加えてねこれじゃあ まあ地球の地上でもこれって使われてるから
まあなんとなく使い方は ok だし 月でも基本的にはこうなんて言うでしょうね
太陽から受ける光の量っていうのは地球上とあんまり変わらないから大丈夫だろうし あとは水があることもわかってるから大丈夫
月って水あるんですよ これねポッドキャストでもこれまで繰り返し繰り返しお話ししてるんですけど今までに
NASAだったりとかJAXAが打ち上げてきた人工衛星 カグヤって呼ばれるJAXAの人工衛星だったり
LROって呼ばれるNASAの人工衛星だったりが月の周りをぐるぐるぐるぐる回って月の 表面の画像を撮ったり
地下に埋まってるであろう水の分布だったりを調べたりっていうので もう水がかなりありそうっていうのは色濃く出てるんですよね研究で
なのでそういった意味で月の表面でこういうPECデバイスを使うことによって 酸素を作り出せそうっていうのはオッケーそうだと
じゃあ次のステップ人間は次どこを目指してますか 火星ですよ火星
月に1000人ぐらい住みそうなタイミングになったら次はやっぱ火星に行こうっていう イーロンマスクが運営しているスペーセックスのこの間話したスペースターシップ
スペースシップだったかなっていうところも最終的には火星に行けるようにっていうような デザインで作られていたりするし
まあそもそもその月に行く流れのアルテミス計画のその果てにも プランとしては描かれていたりするというところで火星域も意外と濃厚なんですよ
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じゃあ火星で今と同じ方法で酸素作れるかっていうところ頭の中で考えてみてください ちょっと地球と違うことがありますね
何か 太陽の光
ちょい弱なんですよ 何でか
太陽系の惑星の数え方覚えてますか 内側から水星金星地球火星
木星っていう感じですね水金地下木土天海 名が入るか入らないかは世代が分かれるので黙っておきましょう皆さん
ねっ でそんな中で火星の表面で地球よりも太陽から離れてるんですよ
太陽から離れてるってことは太陽の光が受けられる量が減るっていうことですね 太陽の量が減るとこの pec デバイス
太陽の光を使って 水から酸素を生成しようとしてるんだから
太陽の光が減ると生産量落ちそうじゃないですか そこの点に関しては今回の研究でも実は触れられていていけそうっていうことが分かっているんですよ
でどうやってやるかっていうと 太陽の光集めればいいっていうね
虫眼鏡とかで一点に集める太陽の光を一点に集める方法っていうのはあるじゃない ですか
ああいうのとまあ似たような原理というかとにかく なんかこう太陽の光を集められるようなパラボラアンテナでもいいし
そういったのをつけることによって太陽の力を強めて 鏡で太陽光を就航すれば火星でも使用できるんじゃないかっていうのまで研究結果として
出てきたというところで まあそうすることによってじゃあもう火星でも酸素効率よく作れるかもしれない
というところが挙げられているのでこれはなんか明るい未来が見えてきたんじゃないかなと 個人的には思っていたりします
実は火星の表面で酸素を取得しようっていう動きは過去にも実は行われているんですよ
2020年から2021年に火星に着陸したアメリカ NASA が打ち上げた探査機のパーシビアランスっていうのがあって
パーサビアランスっていうサカシーカっていうのがあるんですけど この機械の上には
二酸化炭素から酸素を生成するモクシーっていうのが実は乗ってたんですね ただこれ
すごいんですよ高温で作動させなきゃいけない800度とかね っていうようなめちゃめちゃ暑い状態でやんなきゃいけないとかで酸素の生成には
かなりのエネルギーを要するというところで NASA が今まで研究したことあるものに比べたら
PEC デバイスとね最後ちゃんと言っておきますね フォトエレクトロケミカルデバイスっていうのを使って太陽光から酸素を受け取る
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っていうところまでやれることによって 火星の移住っていうのもハードルが下がってくるんじゃないかなっていう研究結果
今回このネイチャーコミュニケーションズに提案されたもの こちらちょっと紹介させていただきました
かなりねこれから面白い部分になってくると思います この宇宙に人が行くためにその環境を整えていくっていう目線ですね
面白くなってくるかなと思うのでぜひ皆さん注目してみてください この目線で宇宙話でもネタは結構引っ張ってこようかなと思うのでそれ気になるなって
思ったらそれだけで宇宙話フォローする価値あるんじゃないかなと思っております ということで今回のお話は以上にしていきたいと思います
今回の話も面白いなぁと思ったらお手元のポッドキャスターアプリでフォロー サブスクライブよろしくお願い致します
番組の感想や宇宙に関する質問については twitter のハッシュタグ宇宙話 または概要欄のお便りコーナーからジャンジャンお寄せいただけたら嬉しいです
ということでね次回はどんなお話しようかなぁって悩んでたんですけど 超新星爆発
宇宙空間で星が最後に起こす大花火ですね これの写真を撮る技術っていうのがグッと上がった
そんな研究結果紹介していきたいなと思っておりますのでぜひ明日も楽しみにして おいてください
それではまた明日お会いしましょうさようなら
