宇宙空間での酸素確保の最前線！月・火星での酸素供給システムの可能性

宇宙探査に不可欠な「酸素」の重要性

人類が月や火星といった宇宙空間での活動を本格化させるなか、「酸素の確保」は生命維持のみならず、エネルギー生成や燃料製造においても最重要課題となっています。宇宙では地球のような大気が存在しないため、酸素は外部から持ち込むか、現地で生成しなければなりません。これに対応するため、NASAをはじめとする各国の宇宙機関や民間企業は「酸素供給システム」の開発にしのぎを削っています。

なぜ酸素が必要なのか？その役割とは

宇宙空間において酸素は、次のような複数の目的で利用されます。

• 呼吸用酸素：宇宙飛行士が生存するために不可欠
• 燃焼用酸素：ロケットや探査機の推進燃料として活用
• 水生成：水素との反応によってH₂Oを生成
• 再生型生命維持装置（ECLSS）への供給

これらはすべて、長期的な探査や宇宙基地の維持に必要な要素です。

酸素供給の主な技術

現在、酸素を宇宙空間で確保するための主要な技術には以下のようなものがあります。

1. 水の電気分解

最も基本的かつ広く研究されている技術です。水（H₂O）に電気を通すことで酸素と水素に分解。国際宇宙ステーション（ISS）でもこの方式が採用されており、高い信頼性があります。ただし水の供給が課題となるため、持続可能な再利用システムと組み合わせる必要があります。

2. MOXIE（火星酸素インサイト実験）

NASAの「パーサヴィアランス」探査車に搭載されたMOXIEは、火星の大気中の二酸化炭素（CO₂）から酸素を生成する実験装置です。固体酸化物型電解セル（SOEC）を用い、CO₂を分解してO₂を取り出します。実験は成功を収め、火星での酸素自給に大きな一歩を示しました。

3. 月のレゴリスからの酸素抽出

月面の土壌「レゴリス」には酸化鉄やシリカなど酸素を含む鉱物が多く含まれています。高温で加熱することで酸素を抽出する技術が研究されています。ESA（欧州宇宙機関）も月の土壌から酸素を取り出す装置を開発中で、将来的には燃料や呼吸用としての利用が期待されています。

4. 人工光合成と微生物による生成

一部の研究では、藻類やシアノバクテリアを用いた人工光合成によって酸素を生成する方法も検討されています。これは、宇宙空間での生態系構築における基盤技術として注目されています。

酸素供給システムの未来展望

将来的には「持続可能な酸素循環システム」の構築がカギとなります。これは次のような要素を組み合わせたハイブリッドなシステムです。

• 水リサイクルシステム（尿や呼気からの再生）
• 人工光合成や微生物利用のバイオリアクター
• 太陽光や原子力による安定的な電力供給

これらが統合されることで、月や火星における「半永久的な酸素供給」が現実のものとなります。

日本の技術も注目されている

JAXAも酸素生成技術の研究を進めており、特に水リサイクルや閉鎖生態系（CELSS）技術に強みを持っています。今後は国際共同プロジェクトへの参画も増加し、月面探査「アルテミス計画」や火星基地建設などでの活躍が期待されています。

まとめ：人類の未来を支える酸素供給技術

月・火星における長期滞在や基地建設のカギを握るのは、間違いなく「酸素供給システム」です。技術は着実に進化しており、MOXIEや水の電気分解、レゴリスからの酸素抽出といった方法が現実味を帯びています。次のステップは、それらを安定的に、効率よく運用できるシステムとして構築することです。宇宙での生活が現実になる日も、そう遠くないのかもしれません。