冷知識ブラインドボックス第11回
実現不可能：火星移民計画
火星へ行くまでに越えるべき関門：ロケット、生命維持、そして本当に残りたいと思う人はいるのか。
みなさんこんにちは、冷知識ブラインドボックスへようこそ。パーソナリティの乔羽蓝（チャオ・ユーラン）です。
前回は、メモリがまだ数KBしかなかった1960年代でも、人類は一見不可能に思える月面着陸を成し遂げた、という話をしました。では、今のように強力なテクノロジーがあり、日進月歩の人工知能まであるなら、私たちが生きているうちに人類の火星移住を目にすることもできるのでしょうか。
今回は火星移民計画についてお話しします。想像力を解き放って、子どもの頃のように未来を思い描いてみましょう。この壮大な目標のもとで、どれほどの努力が必要なのか、そして火星移住を実現するための正しい方向性とは何なのかを見ていきます。
あ、ちょっと待ってください。そもそもなぜ火星に行く必要があるのか。いちばん素朴な理屈は、卵を一つのカゴに盛らないことです。もし地球上のすべての生物が絶滅してしまったら、火星にバックアップの拠点を作っておけば、地球の生物を存続させる助けになります。
では、宇宙移民という話になると、なぜまず火星が思い浮かぶのでしょうか。太陽系の中で、太陽以外には行ける星がないのでしょうか。実はそのとおりで、ほかの星には行けないのです。まず、移住先の惑星は生命が住めるところでなければなりません。太陽に近すぎれば温度が高すぎてしまうし、遠すぎればあまりに寒すぎてしまいます。
地球のある位置はちょうどいいのです。遠すぎず、近すぎもしません。地球から最も近い二つの惑星は金星と火星です。金星の環境は過酷です。気圧は地球の92倍、大気はほとんどが二酸化炭素で、希硫酸の雲に覆われています。地表の温度は一年中460度前後にもなります。探査機を着陸させることさえ難しく、生命が生きられるはずもありません。
それに比べると、火星の基本的な条件はずっと良いのです。火星が赤く見えるのは、表面がほとんど酸化鉄の岩石でできているからです。これは地球の玄武岩にとてもよく似ています。
火星の重力は地球の約38パーセントで、自転の周期は24.3時間です。これは人類や地球上のほとんどの生物の昼夜のリズムに合っています。しかも火星は自転軸がわずかに傾いているので、四季もあります。ただし、一つの季節が終わるまでに二年かかります。つまり、一年が夏で、次の一年が冬、というわけです。
ただし、火星の大気は非常に薄く、気圧は地球のわずか1パーセント、しかも酸素もありません。つまり火星には大気層がほとんどなく、宇宙からの放射線を防ぐことができず、紫外線もとても強いのです。昼と夜の温度差も大きくなります。火星の赤道では、夜には零下70度まで下がり、昼にはまた20度に戻ります。
しかも、地球に最も近づいたときでも、火星との距離は5500万キロメートルもあります。宇宙飛行士を送るには少なくとも六か月かかります。月へ行くのに8日と3時間しかかからないのとは大違いです。ですから、もし人類を火星に送って一日だけ周回させ、写真を撮ってすぐ帰ってくるだけなら、その旅は実用的というより象徴的な意味しかないでしょう。
もし人類が本当に火星に着陸するなら、南極の科学観測基地を建てたときと同じように、火星にも前もって恒久的な居住地を作るべきです。次のメンバーが到着したら、交代して任務を引き継ぐ。そうすることで、火星の探査はより合理的になります。
ですから、火星移民計画の第一歩は、まず火星の大気環境を改造することでなければなりません。少なくとも、まずは火星に家を建てて、室内で植物を育ててみるべきです。火星には二酸化炭素と紫外線があり、植物が光合成をするには十分です。こうして、前進基地の中を酸素で満たすことができるのです。
そこで第一歩として、さまざまなロボットを先に送り込むことになります。この構想に基づいて、アメリカ航空宇宙局NASAは2015年に挑戦プロジェクトを立ち上げました。3Dプリンティング技術を使い、玄武岩で家を建てるというものです。つまり、火星の現地の材料で建設するのです。地球からレンガを空輸して家を建てるのは、あまりにも贅沢すぎますからね。
四年間の競争の末、AI Space Factoryという会社が栄冠を勝ち取りました。同社の技術は、玄武岩をセメントのような液体に加工し、レゴブロックを積み重ねるように、一層ずつ積み上げて、火星で家をプリントするというものです。
酸素で満たされた家がたくさんできたら、人類は少しずつ、さまざまな種子や卵、あるいは受精卵などを火星に送り込み、そこで生命を育てる試みを正式に始めることができます。
しかし、この方法で養える人口は、結局のところ少数の科学研究者に限られてしまいます。大規模な宇宙移民を実現するには、火星の環境を徹底的に改造しなければなりません。たとえば大気層を再建するといったことです。
火星移民の熱烈なファンとして、マスクに「どうすれば火星の大気環境を完全に改造できるのか」と尋ねられたとき、彼は驚くべきアイデアを投げかけました。「南北の極に核爆弾を落として、そこにある氷層を直接水蒸気に変えればいいじゃないか」というのです。しかも、そこにはドライアイス、つまり固体の二酸化炭素もあります。大気中に大量の二酸化炭素が放出されれば、火星に大気層が形成できる。そして水蒸気があれば、火星にも雨や川が生まれるのは難しくない、というわけです。
しかし、この狂気じみたアイデアを否定する人もいます。氷層をすべて融かしても、火星の大気の密度は地球の1パーセント相当から、1.6パーセントにまで上がるだけだ、と言うのです。「そんなふうに核爆弾を乱暴に使うくらいなら、火星の赤道に大量の太陽光パネルを置いたほうがいい。発電もできるし、太陽の直射光を反射して火星を温めることもできる。そうすれば火星自身の気温が上がり、少しずつ独自の温室効果が生まれるはずだ」と。
ただ、こうした生態系の改造計画は、いずれも気候が少しずつ変わるまでに、数百年にわたる持続的な投資が必要です。ですから、火星移民計画は、ある意味では一つの惑星を改造する計画なのです。人々が惑星の環境改造案は実現可能だと考えるのは、地球が誕生したばかりの頃、その気候条件が火星にとてもよく似ていたからです。偶然に、いちばん原始的な生命である細菌が出現したことで、地球の大気環境が少しずつ変化し始め、最終的に今の姿になったのです。
ですから、これは天地が開かれ、そのあとに女媧が人間を創ったという神話と、実はよく似ています。まず天地の生態環境を整え、生命を育むのに十分な良い環境を作り、そうして初めて人類が現れるのです。つまり、惑星間移住という夢の実現は、もしかするとかなりの部分、人類の農業の水準にかかっているのかもしれません！ それこそ、われわれ中国人の生まれ持った才能なのです！
さて、火星移住についての大胆な空想はここまでです。もし他にも聞きたい冷知識があれば、蔚来（NIO）のアプリを開いて、友達のページからコミュニティを探してください。「NIO Radio 深圳城市分站」というコミュニティで、あなたの好きな冷知識をぜひシェアしてください。
どこへ行けるかは、その星が地球からどれだけ離れているかに大きく左右されます。時間こそが最も恐ろしい資源なのです。人類の現在の宇宙船の速度と出力で言えば、私たちは……
現有の化学燃料宇宙船
どこへ行けるかは、本当にその星が地球からどれだけ離れているかに、大きく左右されるのです。
では、誰がいちばん火星に行きたがっているのか。それは、マスク以外にはありえません。
狂気じみた計画。星空を見上げるとき、火星着陸という壮大な目標のもとで、私たちの思考にどんなひらめきをもたらすのでしょうか。
これほど不可能に見える計画に目を向けて、科学者や各分野の専門家が、これまでにない技術的難題である月面着陸にどんな解決策を見いだしたのかを見てみましょう。神の視点からこれらの途方もない構想を眺めれば、その背後にどんな思考のひらめきが隠れているのかがわかり、人類の勇気と讃歌を感じられるはずです。
星を摘む人は、きっと万丈の光をまとっているに違いない。
人類が初めて月に降り立ってから、半世紀以上が過ぎました。1968年7月21日の月面着陸の日には、世界中で6億5000万人以上がテレビでその生中継を見ていたといわれています。当時は、ほとんどすべてのテレビがNASAの月面チャンネルに合わされていたと言ってもいいほどです。その日の犯罪率にさえ、目立った低下があったそうです。そして、この偉大な歴史的瞬間は、プロジェクトの立ち上げから有人月面着陸まで、わずか7年しかかかっていません。
え？ これはもはや「どうやってやったか」の問題ではなく、「なぜできたのか」の問題ではないでしょうか。1961年にケネディ大統領が議会で「10年以内に月へ行く」と大見得を切ったから、というだけの理由で？
NASAの科学者やエンジニアたちは、誰よりも驚きました。それは、10年にも満たない期間で、月面着陸船を発明しなければならないということだったのです。
当時は、誰も月へ行く方法を知りませんでした。どれほど大きなロケットが必要なのか、誰も知りませんでした。どれほど小さくて強力なコンピューターが必要なのか、誰も知りませんでした。月の表面がどんなものかも、宇宙飛行士が月に着いたら何を食べればいいのかも、誰にもわからなかったのです。
いくつか絶望的な課題を挙げれば、この工学的挑戦がどれほど難しかったかわかるでしょう。
たとえば、月面着陸のプロセス全体でコンピューターを使わなければなりませんよね？ 厳密な数学的計算も大量に必要ですよね？
宇宙飛行士は宇宙服を着なければなりませんよね？ その服は放射線を防ぎ、宇宙粒子から身を守り、さらに保温もできなければなりません。それだけでなく、ほぼ全身を覆う鎧のような服を着た人が、月の上で跳ね回っても服が裂けないようにしなければならないのです！
人を宇宙に送り出したら、少なくとも通信が途切れないようにしなければなりませんよね？ できれば、ライブ中継までしたいところです！ あの時代はさておき、今でも衛星との接続を100パーセント保つことなどできないのです。
そうです、あれは1960年代のことでした。最初のコンピューターが作られてから、まだ二十年ほどしか経っていなかったのです。大半のコンピューターは、発明されたばかりの頃とほとんど変わらず、部屋の半分を占領していました。できるのは、せいぜい単純な計算だけです。今私たちが日常的に使っている個人向けのマイクロコンピューターが登場するのは、1971年まで待たなければなりませんでした。
大きな機械ではありますが、計算中に最も重要なメモリの単位は、通常ほんのわずか数KBしかありませんでした。このコンピューターを梱包して宇宙に打ち上げる？ 考えるだけ無駄です。
インターネットでさえ、月面着陸が成功してから登場したのです。光信号を使ってほぼ遅延のない情報伝送ができるようになるのは、1980年代まで待たなければなりませんでした。しかも、これらは潜在的に役立つ、いわゆるハードコアな技術にすぎません。宇宙飛行士が直接使える技術について言えば、宇宙服の設計や防護一つとっても、当時の材料科学にとっては大きな挑戦でした。
そうです。月面着陸そのものに、時代を超えた困難があまりにも多すぎたのです。アメリカ人自身の言葉を借りれば、それは洗濯機を運転して太平洋を横断するようなものでした。（今どきの家庭の洗濯機に内蔵されているスマートチップの計算能力は、アポロの月着陸船よりずっと高いかもしれません。）たとえ当時にタイムスリップしたとしても、どれほど楽観的で自信のある人であっても、人類がこれほど短い期間で月面着陸を成し遂げられるとは、なかなか信じられなかったでしょう。
そのため、アメリカ政府が巨匠キューブリックにスタジオで撮影させたのだ、と考える人が長い間いるのです。
アメリカの月面着陸が偽物であってほしいと最も願っていたのは、誰でしょうか。それは旧ソ連に違いありません。あの強大なKGBでさえ、月面着陸を反証できませんでした。しかも、宇宙飛行士たちは月にレーザー測距用の反射板と地震計まで置いてきました。まさか、月面着陸は……えっと……嘘だ、なんて今でも思う人はいませんよね？
では、エンジニアや科学者たちは、どうやって時代を超越し、不可能を可能にしたのでしょうか。その答えは意外かもしれません。そう、昔ながらのやり方です。先進技術がないなら、人海戦術に頼るのです！ 人工知能のない時代なら、人間の手で知能を実現するのです！
たとえば、計画の中核をなす月面着陸用コンピューターを見てみましょう。アポロ宇宙船には二台のコンピューターがありました。一台は、司令船を地球から月まで運び、さらに月から地球へ戻す役目を担っていました。もう一台は、月着陸船が月の軌道と月面の間を往復する計算を担当していました。
そうです。MITの天才たちが、当時もっとも小さく、もっとも速く、もっとも柔軟なコンピューターを作り上げることに成功したのです。部屋の半分を占領するような普通のコンピューターと比べると、アポロ宇宙船のコンピューターはブリーフケースほどの大きさしかなく、宇宙飛行士の航法を助けていました。
当時、地球上のコンピューターは、パンチカードを差し込まないと動きませんでした。しかも計算結果が出るまでに、数時間かかることも珍しくありませんでした。スマホの計算ボタンを押したら、答えが出るまで何時間も待たされるようなものです。
しかし、アポロ宇宙船のコンピューターにはキーボードがあり、すぐに反応しました。それは独特の設計によるものです。これは磁気コア・ワイヤメモリといい、当時もっとも高密度なマイクロコンピューターのメモリでした。これは経験豊かな女性の織物職人が、針で導線を指定の位置に通して織っていく必要がありました。一本一本が完璧に正確でなければなりません。そうです、セーターを編むのと同じです。磁気リングを通る導線は1を表し、磁気リングの外を通る導線は0を表すのです。
絶対的な正確さだけが、プログラムの正常な動作を保証できたのです。アポロの月面着陸の裏には、本当に多くの偉大で、ありふれていて、そして見過ごされてきた女性たちがいたのです。
『三体』を読んだことがあれば、人型の配列コンピューターという発想は、この「織られたメモリ」と同じ原理だとわかるでしょう。どちらも「半導体」と呼べるものです。なぜなら、半導体チップが行っていることの本質は、無数の0と1を処理して二進法の演算を実行することだからです。
コンピューターを織る作業はとても退屈な仕事でした。しかし、それには技術と経験、そして十分な集中力が必要だったのです。
工場の女性労働者たちが、一度短いストライキを起こしたといわれています。工場長と現場の班長は、工程を遅らせないために自分たちで座って織ろうとしました。ところが、彼らが織ったものはすべて不良品だったそうです……
