初の原子力推進で火星へ、
NASA「強気すぎる」計画
SR-1はどう動くのか？

アルテミス2号が歴史的な月周回軌道に入る直前、米航空宇宙局（NASA）の長官に就任したばかりのジャレッド・アイザックマンは、ワシントンD.C.のNASA本部で一連の計画を明らかにした。同長官は米国が間もなくより定期的な月ミッションを実施し、2030年までに月の南極に基地の基盤を確立すると述べた。また、月面に原子炉を設置するというNASAの取り組みも表明した。

発表された目標は大方予想されていたものだったが、それでも1つの驚きがあった。アイザックマン長官はまた、NASAが史上初の原子力推進式の惑星間宇宙船を建造し、2028年末までに火星に飛行させるとも発表した。この宇宙船は「Space Reactor-1 Freedom（スペース・リアクター1 フリーダム）」と名付けられ、略してSR-1と呼ばれる。「数十年の研究期間と、計画だけで実際に地球から原子力推進の宇宙船が打ち上げられることがなかった構想に費やされた数十億ドルを経て、米国はついに宇宙での原子力活用に本腰を入れます」と同長官は発表の場で述べた。「我々は、史上初となる原子力による惑星間ミッションを開始します」。

ミッションが成功すれば、宇宙飛行の新時代の到来を告げることになる。多くの専門家によると、地球、月、火星間の移動がこれまでよりも高速かつ容易になるという。そして、これは中国との競争において米国に優位性をもたらすかもしれない。地政学上の最大のライバルを打ち負かして、他の惑星に宇宙飛行士を降り立たせることが可能になるからだ。

専門家らはスケジュールが極めてタイトであるという点では見解が一致しているが、NASAとそのパートナー企業が工学的奇跡を起こせるかどうかに関心を寄せている。「そのような発表で目覚めると、誰もが満面の笑みを浮かべてしまうでしょう」。英バンガー大学の原子力未来研究所（Nuclear Futures Institute）共同所長であるサイモン・ミドルバラは話す。

SR-1の詳細はほとんど公開されておらず、NASAの宇宙飛行研究者らもコメント要請に応じていない。しかし、MITテクノロジーレビューは複数の原子力と推進技術の専門家を取材し、この新しい原子力推進宇宙船がどのような仕組みで動くのかを探った。

原子力推進入門

従来、宇宙飛行は化学推進によって動力を得てきた。液化水素と液化酸素をロケット内部で混合し、点火する。この爆発による灼熱の排気ガスをノズルから噴射することで、ロケットを前進させる。

化学推進は大きな推力を提供し、予見可能な将来においても地球からの宇宙船打ち上げに使用され続けるだろう。一方、原子力推進は現在よりもはるかに長時間かつ高速で太陽系を飛行できるようにする技術だ。

「1キログラムあたりのエネルギー効率が格段に向上します」とミドルバラ共同所長は話す。核燃料源は従来の燃料よりもはるかにエネルギー密度が高く、桁違いに効率的だからだ。「本当に、本当に、本当に高効率です」。米国の航空宇宙企業、アナリティカル・メカニクス・アソシエイツ（Analytical Mechanics Associates）で先端プロジェクト担当副社長を務める宇宙核技術の専門家、リンゼイ・ホームズは話す。

この原子力推進というアプローチはまた、従来の電力供給の方程式から「太陽光」という要素を取り除ける。アルテミス2号ミッションのOrion（オリオン）を含む宇宙船は、電力を太陽光に依存している。しかし、これは問題となる場合がある。宇宙では常に太陽が照っているわけではなく、特に惑星や月の影に入る場合に問題が生じる。また、火星を越えて太陽から遠ざかるにつれて、利用可能な太陽光そのものが減少する。

この問題を回避するため、核エネルギー源は以前から宇宙船で何度も使用されてきた。Voyager（ボイジャー）1号・2号や土星探査機のCassini（カッシーニ）などである。「放射性同位体熱電気発電機」、またはRTGと略されるこれらの装置は、プルトニウムが放射性崩壊を起こす過程で発生する熱を利用する。その熱を宇宙船が使用する電力に変換するのだ。しかし、RTGは原子炉とは異なる。これらはむしろ原子力電池に近く、原子炉と比べると構造が単純で、出力も大幅に低い。

では、原子力推進の惑星間宇宙船はどのように動くのだろうか？ …

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