酸素なしでは生きられない！月・火星の大気から酸素を作る最新技術

人間が宇宙に長期滞在するためには、「呼吸できる空気」が絶対に必要です。しかし、月や火星には私たちが吸える酸素はほとんど存在しません。では、宇宙飛行士や将来の宇宙移民はどのようにして酸素を確保するのでしょうか？本記事では、月や火星の大気や土壌から酸素を生成する最新技術とその原理、研究開発の進捗状況、将来の宇宙居住との関係についてわかりやすく解説します。

1. なぜ月や火星で酸素が必要なのか？

宇宙空間や月面、火星には酸素がほとんど存在していません。地球のような大気圧や酸素濃度がなく、空気の代わりに二酸化炭素や希薄なガスが広がっています。長期的な宇宙探査や居住を可能にするには、現地で酸素を作り出す「ISRU（現地資源利用）」が不可欠です。

2. 火星の大気を使って酸素を作る「MOXIE」技術

NASAが2021年から実施しているプロジェクト「MOXIE（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment）」は、火星の大気に90%以上含まれる二酸化炭素（CO₂）から酸素（O₂）を抽出する実験です。これは、電気分解の一種で、以下のような反応で酸素が生成されます：

2CO₂ → 2CO + O₂

この実験は、現在のところ少量ながらも安定して酸素を生成できており、将来的には大型化して火星基地の酸素供給や燃料の生成に応用される見込みです。

3. 月では「レゴリス」から酸素を生成

月には大気がほとんどない代わりに、「レゴリス」と呼ばれる微細な砂状の物質が地表を覆っています。このレゴリスには酸素を含んだ鉱物（シリカや酸化鉄など）が多く含まれており、熱処理や化学反応によって酸素を取り出す研究が進んでいます。

たとえば、ESA（欧州宇宙機関）では以下のような反応を使い、月面レゴリスから酸素を抽出するシステムの開発を行っています。

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O → H₂O電気分解 → O₂ + H₂

4. 光合成の応用も研究中

微生物や植物の光合成を利用して酸素を作る方法も有望です。火星や月の基地内部で、藻類やシアノバクテリアを栽培し、二酸化炭素と光を利用して酸素を作るという案も出ています。

この技術は、酸素だけでなく食糧生産やCO₂の再利用といった面でもメリットがありますが、太陽光の少ない環境ではLED照明などによる補助が必要となります。

5. 酸素生成技術の課題と展望

• エネルギー源の確保：電気分解や熱反応には大量の電力が必要で、太陽光や原子力などの安定したエネルギー源が不可欠です。
• メンテナンスの難しさ：無人環境で安定運用するには、機械の耐久性や自己修復機能の開発が求められます。
• 大量生成への拡張：現在は試験規模ですが、居住用の酸素を安定的に供給するためには大型システムの確立が必要です。

それでも技術は着実に進歩しており、次世代の宇宙ミッションでは酸素生成装置が標準装備となる可能性も高まっています。

6. 将来の宇宙居住との関係

酸素を現地で生成できるようになれば、地球からの補給に依存しない自立型宇宙基地の実現に近づきます。火星移住計画、月面基地構想、宇宙コロニーなど、いずれもこの技術が不可欠です。

将来的には、酸素生成と同時に燃料や水も現地で調達し、持続可能な生活圏を築くというビジョンが描かれています。

まとめ

酸素生成技術は、宇宙開発において生命線ともいえる存在です。火星の大気からの電気分解、月のレゴリス処理、光合成の応用など、多様なアプローチが日々研究されています。

宇宙で人間が暮らす未来――それを支えるのは、目に見えない「酸素」という命の源を、ゼロから生み出す技術なのです。