_css_replace_0_
No022 专题:太空探索的新时代已经到来:我们从哪里来,又要去哪里?

编号022

专题:太空探索的新时代已经到来。我们从哪里来,又要去哪里?

参观实验室实验室介绍

无论是在太空还是在地球上快乐舒适生活带来,“木村制造”巨大的挑战

2020.03.31

东京理科大学理工学院电气电子信息工程系木村实验室

东京理科大学理工学院物理系幸村实验室

在太空中创建第二个地球的“太空殖民地”概念。作为一种使人类能够进入太空并解决人口爆炸问题的方法,研究已经进行了一段时间,但为了使之成为现实,仍有许多问题需要解决。在这种情况下,东京理科大学成立了太空殖民地研究中心,通过产学官之间的合作,通过开放式创新,研究和开发有助于实现太空殖民地和解决地球上各种问题的技术。这次,我们采访了“太空生活质量系统设计团队”的木村新一教授和幸村贵吉教授,他们正在进行研究,以利用正在研究的民用技术在太空中的应用。

(采访/文/鸟岛真也 照片/Chisato Kurotaki <Amana>)

第一部分:东京理科大学理工学部电气电子信息工程系教授木村新一

幸村贵吉教授

“生活在太空”意味着什么?

望远镜杂志(TM)──先生木村,你是太空殖民地研究中心的副主任。首先请您介绍一下该中心。

木村──我们称自己为“太空殖民地研究中心”,但我们的目的不是建造太空殖民地本身,而是研究使人类能够在太空生活的基本技术。

四年前,我与 Chiaki Mukai(中心主任、前 JAXA 宇航员)一起创办了这个中心。大约在那个时候,人们讨论了国际空间站(ISS)从现在开始应该如何运行,以及国际空间站退役后如何开展载人航天活动,所以我决定研究“人们生活在太空中”的想法并创办了该中心。

载人航天活动目前正处于一个重大转折点。例如,美国正在就阿波罗计划以来的首次载人登月计划“阿尔忒弥斯”进行国际合作,日本也有望进行合作,但预计私营企业将在其中发挥主要作用。与此同时,SpaceX和蓝色起源等美国公司正在开发火箭和航天器,以自行殖民月球和火星。

迄今为止,进入太空一直是人类的梦想。但现在,随着私营企业的参与,自由度扩大了,事情开始进展得很快。我们必须跟上这些动向。

这里重要的是,要生活在月球或火星上,仅仅研究火箭和航天器是不够的。我们必须认真思考如何在太空这个与地球完全不同的世界里安全舒适地生活。

TM──人类在太空生活将会面临哪些挑战?

木村──有五个要点。

第一是重力小。飞往月球或火星的空间站和航天器内部存在微重力(几乎为零),而月球表面的重力只有地球的六分之一。在这样的环境中,各种动作,包括走路、吃饭、上厕所等简单的事情,都需要与地球上显着不同的动作,而且众所周知,这样的低重力环境也会影响身体的状况,包括骨骼肌。

第二个是“隔离”。在航天器内,您将长期处于与世隔绝的环境中,因此您需要保持健康,包括任何疾病或心理健康问题。比如三个人在一个小房间里住了几个月,每天没什么事,只有精神力强大的人才能忍受。因此,如何在这样的环境下舒适快乐地生活很重要,不仅在健康管理方面,而且在娱乐方面也很重要。

第三个问题是“如何保持水和空气清洁”。目前,国际空间站重复使用了部分水和空气,但并不是完全可重复使用,必须使用补给船定期从地球引入新的水和空气。如果我们将来生活在月球或其他地方,就有可能从地球带来东西,但成本会非常高。因此,我们需要提高回收率,确保水、空气等能够完全重复利用。

第四个是“辐射”。太空中的辐射比地球上的辐射强得多,对电气元件和人体都有负面影响。

第五个问题是物资问题。将水、食物等带到月球需要时间和金钱,因此我们需要在某种程度上自给自足。

除非这些问题得到解决,否则无论我们有多少火箭和宇宙飞船,我们都无法在太空中生活。

太空殖民地研究中心的目的是什么?

木村新一教授

TM──太空殖民地研究中心如何尝试解决这些问题?

木村──如果我们试图通过开发“太空专用”零件和技术来解决这些问题,将需要大量的资金和精力。然而,实际上,太空生活所需的技术通常已经在地球上使用,或者有可能同时在地球和太空中使用,因此我们的需求是匹配的。

例如,太空健康管理技术将对未来的老龄化社会有用。此外,利用有限资源种植植物的技术已经在植物工厂中实现,空间自给自足作为该技术的延伸而存在。净化水和空气以及提高回收率是不仅有助于保护太空环境,也有助于保护地球环境以及实现近年来成为热门话题的SDG(可持续发展目标)的技术。此外,月沙极其细小,据说吸入后会对肺部造成影响,但这种去除技术对于应对空气中的PM25等微小颗粒非常有用。

自阿波罗计划以来,传统的太空开发一直以一种称为“衍生开发”的方法为主,其中为太空开发的尖端技术被派生并应用于地面使用。然而,这需要巨大的预算,因此一种被称为“旋转开发”的方法已经开始,其中将地球上成熟的技术用于太空。虽然太空中使用的零件需要高难度的技术,但市场很小,因此无法生产大量零件,这意味着大规模生产效果不佳,成本很高。这个想法是通过在太空中利用地球上大量可用的技术和零件来解决这个问题。

然而,旋入式开发,你不可避免地要跟随技术,而且还有一个问题,就是你无法立即获得你想要在太空中使用的技术。因此,一种名为“天地双发展”的方式最近成为一种趋势。我们的立场是考虑将地面正在开发的技术用于太空,并利用太空所需的尖端技术的发展来培育地面技术。

考虑到这一趋势,太空殖民地研究中心正在基于东京理科大学拥有的被认为对太空生命至关重要的四个技术领域进行研究和开发。

我们为您带来 TELESCOPE 杂志的最新信息。推特