人類の月の日に、月の遺産をどう守るか？

月面に着陸した宇宙飛行士は、月探査機に掲げられた横断幕の写真を撮ろうとした際、誤ってアームストロングが月面に残した最初の足跡を踏んでしまった。 「人類初の宇宙への足跡」である月の遺産は、このようにして破壊された。この面白いシーンは、ある携帯電話ブランドの宣伝広告からのものです。

（宇宙飛行士：月で困った！

スクリーンショットは https://www.bilibili.com/video/av35593926 より)

実際のところ、現実にはこのリスクは存在します。人類の宇宙技術が継続的に進歩するにつれ、人類が再び月に戻り、より全面的かつ徹底的な月探査を行うことがまもなく現実となるでしょう。我が国の嫦娥4号は、月面への初の有人着陸探査を達成しました。また、NASAが計画しているディープ・スペース・ゲートウェイ宇宙ステーションは、月周回軌道上に月着陸前線基地を建設し、月面に探査機を継続的に放出して、月面の組織的な探査を実施します。

ますます頻繁になる月面探査によって人類の歴史と月面における科学的遺産が破壊されるのを防ぐため、NASA は対応する勧告報告書を発表しました。

降下/着陸境界: 宇宙船による文化遺産の破壊を回避する

月には人類の遺産がかなりたくさん残っています。

1959年、ソ連のルナ2号が制御された状態で月面に衝突し、月面に最初の人工物を残しました。 1960年代から1970年代にかけて行われたアポロ月面着陸計画により、さまざまな目的のために大量の人工物が月面に残されました。展示品の中には、サターンVロケットS-IVB上段、月着陸船、月面車など任務を終えた宇宙船や、殉職した宇宙飛行士を追悼するために作られた「戦死した宇宙飛行士」の彫刻、アメリカ国旗、宇宙飛行士メダルなど精神的に価値のある品々も含まれている。

これらの月面遺産が将来の宇宙活動によって破壊されるのを防ぐために、NASA はこれらの人工物に対して、降下/着陸境界と人間活動境界という 2 つの「保護区域」範囲を設定しました。

降下/着陸境界は、飛行中の宇宙船の影響から宇宙船の「人工物」を保護するために引かれます。 NASA は、月面近くに降下する宇宙船の軌道と低空飛行する宇宙船の軌道の両方が、月面遺産を中心とした半径 2 キロメートルの円形の範囲の外側にあるべきであると推奨しています。

科学者たちは、理論計算とアポロ月面着陸ミッション中の実際の観察を通じて、宇宙船のエンジンから月面に噴出される高速燃焼ガスが、月面の土や砂利のほとんどを毎秒300メートルから2000メートルの速度で吹き飛ばすことができると確信しています。最も重い月の土や塵は、秒速 2.37 km 以上に吹き飛ばされ、月の脱出速度を超え、太陽の周りを回る軌道に入ることもあります。宇宙船が月の遺産に着陸したり、近づきすぎたりすると、月の土や砂利が月の遺産に衝突し、損傷を引き起こす可能性があります。たとえば、アポロ12号の着陸地点は、以前に着陸した無人探査機サーベイヤー3号から155メートル離れていました。アポロ12号が着陸したとき、エンジンのジェットによって巻き上げられた砂利がサーベイヤー3号の表面に衝突し、軽微な損傷を引き起こした。幸運なことに、サーベイヤー3号は衝突クレーターに位置しており、その地理的標高はアポロ12号の着陸地点より4.3メートル低いため、実際には砂利の攻撃をほとんど避けることができました。その後の分析により、エクスプローラー3号の高度がアポロ12号と同じであれば、受けた衝撃は数桁大きくなり、探査機の損傷など、より深刻な結果を招いた可能性が高いことが判明した。

(アポロ 12 号の宇宙飛行士ピート・コンラッドがサーベイヤー 3 号探査機の近くでサンプル採取ミッションを実施しています。写真から、遠くにあるアポロ 12 号宇宙船の月着陸船の標高がサーベイヤー 3 号よりも高いことが容易にわかります。画像提供: NASA)

距離が長くなるにつれて、エンジンによって巻き上げられた砂利によるダメージの影響は徐々に減少します。しかし、保護区域が広すぎると、将来の探査活動に大きな制限が課せられることになります。幸いなことに、月の半径が小さいため、この矛盾を解決することができます。計算によれば、エンジンによって吹き上げられた砂利は宇宙船から最大1.8キロメートル離れた場所まで飛ぶ可能性があるが、月面の曲率のため、この時点で砂利のほとんどはすでに月面から遠く離れており、月の遺産の上を飛んでしまう可能性がある。降下/着陸境界を2キロメートルに拡大することで、宇宙船が制御不能に陥るなどのリスクにさらに対処できるようになります。

人工的な活動境界：出勤記録による宇宙飛行士のトラブル回避

月探査機が月面遺産から2キロ以上離れた月面に着陸した場合、無謀な宇宙飛行士が月面遺産の近くで「チェックイン」する方法を見つけ、携帯電話の広告に示されているようにアームストロングの足跡を誤って踏んでしまうという悲劇につながる可能性がある。

アポロ計画全体の中で、特別な意味を持つミッションが 2 つあります。1 つは、もちろんアポロ 11 号ミッションです。これは人類初の月面着陸であり、月面着陸時代の幕開けとなりました。もうひとつは、月探査熱の終焉を告げたアポロ17号ミッションでした。

これら 2 つの象徴的な出来事の遺産が永久に保存されることを確実にするために、NASA は人間の活動に境界を設けました。宇宙飛行士や月面探査車などの人工物は、今も月に残っているアポロ 11 号宇宙船の降下段から 50 メートル以内に立ち入ることはできません。アポロ17号では、月面車によって宇宙飛行士の移動範囲が広がったため、この距離は225メートルに増加しました。

(アポロ 11 号月着陸船の降下段にある記念碑には、「1969 年 7 月、地球の人々は月面に降り立ちました。私たちは全人類の平和のために来ました。」と書かれています。この記念碑は、アポロ 11 号月着陸船の降下段とともに月面に残っています。画像提供: NASA)

月の大気の密度はほとんど無視できるほど小さく、荷電粒子の衝突から月を守るための強力な固有磁場は存在しない。月面上の宇宙船は太陽風の粒子と宇宙線によって直接攻撃されることになります。過去数十年間に月面に残されたアポロ宇宙船とそれに関連する検出機器に生じた変化は、科学者に新たな発見と洞察をもたらすかもしれない。アポロ12号とアポロ14号から16号の宇宙船（アポロ13号は飛行中に危険な状況に遭遇し、月面着陸に失敗）については、NASAは、遺産を可能な限り保護しながら、将来可能になったときにこれらの古い宇宙船の状態を検出することを期待して、1メートルから3メートルのより狭い保護範囲を設定しました。

40 年以上経過したにもかかわらず、アポロ 11 号、14 号、15 号によって月面に設置されたレーザー送信機は、現在でも科学研究に使用されています。科学者たちは月面の送信機の位置を狙ってレーザーを発射し、反射鏡から放射されたレーザー光子を捉え、レーザーが往復するのにかかる時間を計算し、それに光速を掛けて地球と月の間の距離を算出します。小さな表面積の反射板をレーザーで正確に照らすのは、3キロメートル離れた動いているコインを銃で撃つことと同じくらい難しいことです。光線の発散効果は避けられないため、直径が最大 3 メートルの望遠鏡であっても、レーザーから平均 1017 個の光子が放出されて初めて 1 つの光子を受信できます。同時に、伝播遅延時間を決定する際には、レーザーが地球の大気圏を通過するときに発生するいくつかの乱れや変化を考慮する必要があります。非常に複雑な計算を実行した後にのみ、地球と月の間の距離に関する高精度なデータが得られます。

(月面に設置されたアポロ11号の繊維反射板。画像提供：NASA)

検出データが蓄積される期間が長くなればなるほど、より多くの科学的情報を反映できるようになります。しかし、今後の宇宙活動で偶然に月面の反射鏡に接触し、その指標の一部が変化すると、すでに蓄積されたデータと将来得られるデータの間に「ギャップ」が生じ、科学的価値は大きく低下することになる。したがって、NASA が月面遺産のために設定した人間活動の限界は、歴史となった月面着陸ミッションが科学的成果を生み出し続けることにも役立つでしょう。

しかし、近年の観察により、これらの反射鏡のレーザー反射能力が低下していることが明らかになりました。科学者たちは、太陽光による変形、宇宙線や太陽風粒子による浸食、あるいは月面の反射板への塵の堆積などが原因である可能性があると考えている。そのため、科学者たちは将来、これらの反射体の状態について現地調査と調査を実施したいと考えています。 NASA がこれらの反射鏡に対して設定した 1 メートルの人間活動境界により、反射鏡の安全性を可能な限り確保しながら、これらの検出が可能になります。

（米国のゴダード宇宙飛行センターはレーザーを使って地球と月の距離を測定しています。出典：Wikipedia。）

宇宙探査の倫理基準

実は、この報告書を通じてNASAが行った探査勧告は、米国においても法的効力はなく、国連宇宙空間平和利用委員会（UNCOPUOS）や宇宙研究委員会（COSPAR）などの国際協定を通じて締結されたものではなく、事実上の拘束力はない。

もし本当にNASAが定めた保護境界を破ってアームストロングの足跡を踏むような無謀な人物がいるとしたら、NASAとしては胸を叩き、足を踏み鳴らし、その人物を厳しく非難する以外に手段はないようだ。

しかし、宇宙船を月に送る能力を持つ国や企業は、月探査の困難さと難しさを十分に認識しているはずであり、したがって過去の月の遺産を尊重し、NASA の保護勧告に従うことになるだろう。結局のところ、アームストロングはアメリカ人であったにもかかわらず、彼が踏み出した一歩は人類にとって大きな一歩であった。月の遺産の尊重と保護は、宇宙活動が遵守すべき宇宙探査の倫理規範であるべきです。

(月面遺産保護報告書の表紙。出典: NASA)

参照コンテンツ: NASA の宇宙事業体への推奨事項: 米国政府の月面遺物の歴史的および科学的価値を保護し保存する方法、NASA、2011 年