月を固めて道を作る、基地建設を左右する足元

新年を迎え、太陽系とその先を含む深宇宙探査の拠点構築や、希少資源であるヘリウム3の採掘など、月探査の価値が再評価されている。米国中心の有人月探査計画「アルテミス計画」の第2段階任務では、宇宙飛行士4人が1972年以来となる月軌道への飛行に臨む予定だ。ドナルド・トランプ大統領は、月面に火星探査の前哨基地を構築し、2028年までに米国人を月に送る事業に追加投資を行う行政命令に署名した。

韓国国内においても、2032年までに独自技術で月着陸船を送り、ローバーによって月面探査能力を確保する計画が、12月16日に宇宙航空庁が発表した宇宙科学探査ロードマップに盛り込まれた。その後、月基地を建設して月の水や資源を探査・抽出・保存するインフラを構築し、経済的価値を創出することが目標とされている。月基地建設に不可欠な着陸場や道路の建設技術、過酷な月面を探査するローバー技術など、先端の月探査技術が次々と発表されている。

マイクロ波加熱技術による月面の平坦化

月基地を建設するには大量の建築資材を必要とする。必要な材料をすべて地球から宇宙船で調達することは事実上不可能であり、現地での生産手段が必要となる。

韓国建設技術研究院（以下、建設研究院）は、大気のない月の真空条件下で月面の土である月面土を固め、様々な資材を作る技術の高度化を進めている。電子レンジの原理である電磁波の一種、マイクロ波を用いて月面土を加熱し、均質で堅固な塊にする焼結プロセスだ。

現在、建設用の直方体レンガやテトラポッド形状のブロック資材を製造する段階に達している。次の目標は、宇宙船が離着陸する着陸場や、車両と宇宙飛行士が効率的に移動できる道路を実現するための平坦化技術の確立だ。

建設研究院の研究チームは、ローバーに搭載可能な形態の焼結装置を製作し、改良を重ねている。月の表面に直接マイクロ波を放射して硬化させる概念だ。

現在、最大の課題は電力の確保である。建設研究院宇宙建設研究グループの総括研究責任者を務めるイ・ジャングン企画調整本部長は、マイクロ波焼結装置を適切に運用するには太陽光以上のエネルギー源が必要であると指摘し、宇宙用原子炉などとの連携を検討する考えを示した。

建設研究院は、実際の月面環境を忠実に再現するため、人工月面土1万キログラムを収容できる真空チャンバー設備を構築した。土を含む真空チャンバーとしては世界最大規模を誇る。マイクロ波焼結システムもこの真空チャンバー内でテストが行われる。研究に必要な人工月面土を大量生産するシステムも独自に整備しており、江原道鉄原の玄武岩地域から原料を調達している。

月探査用『折り紙ホイール』の公開

「KAIST宇宙研究院」および航空宇宙工学科のイ・デヨン教授チームは、韓国国内の民間ローバー製作企業である「無人探査研究所（UEL）」、「韓国天文研究院」、「韓国航空宇宙研究院」、漢陽大学の研究チームと共に、月探査ローバー用のホイールを開発した。研究結果は12月17日に国際学術誌『Science Robotics』に公開された。

月面に形成された凹地地形であるピット（縦孔）や溶岩洞窟は、大気のない月の極端な温度変化や宇宙放射線を避けることができる天然のシェルターだ。太陽系初期の地質記録が保存されていると分析されており、科学的・探査的価値が極めて高い。

しかし、ピットや溶岩洞窟は急勾配で落下の危険があり、接近が困難である。「NASA」や「ESA」など世界の主要宇宙研究機関は、小型ローバーを活用した探査案を提示してきたが、課題となったのはホイールの性能だった。特に状況に応じて直径を調整できる可変型ホイールの実現が鍵とされていた。

従来のローバー用ホイールは、真空状態で平らな金属面が接触して接着される冷間接合現象や、研磨力の強い月面土への露出による耐久性の問題に直面し、実用化が難航していた。

研究チームは、折り紙の原理とソフトロボット技術を組み合わせた展開式ホイールを提案した。接着剤を使用せず、アーチ構造と力の分散によって荷重を支える構造体である『ダ・ヴィンチの橋』の原理を応用している。ヒンジのような部品を使用せずとも、折りたたまれた状態では直径23センチメートル、展開時には50センチメートルまで拡大する。

研究チームは開発したホイールを2輪ローバーに搭載し、圧縮テストや極限温度テストを経て、人工月面土や済州島の溶岩洞窟などで走行テストを実施した。月面の重力を基準に100メートル（地球基準で4メートル）の高さから落下しても破損しない堅牢性を備えている。

イ教授は、月のピットや溶岩洞窟への進入問題に対し、初めて解決策を示した技術であると述べ、通信や航法、電力などの課題はあるものの、独自の月探査時代を先導する転換点になるだろうと語った。