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月の砂の4割以上は「酸素」。月面基地の空気は足もとの砂から作る計画だ

月の砂の4割以上は「酸素」。月面基地の空気は足もとの砂から作る計画だ

読む前に予想してみよう!

月には空気がないので、月の砂にも酸素はほとんど含まれていない

研究カード(どんな研究?)
対象
月の模擬砂
規模
地上の実験装置
研究の種類
実験室での技術実証
確かさ
★★★☆☆
3秒でわかる

月の砂(レゴリス)は重さの40〜45%が酸素。岩石の中に閉じこめられた酸素を、熱や電気で取り出す実験が進む。月面基地の呼吸用とロケット燃料に使う計画だ。

ひとことで言うと月の砂には、じつは酸素がたっぷり入っているよ。それを取り出して使う計画なんだ。

もくじ
  1. 酸素は「岩の中」に閉じこめられている
  2. 方法1:電気でほどく(ヨーロッパ)
  3. 方法2:熱でほどく(アメリカ)
  4. 酸素は「息」だけでなく「燃料」にもなる
  5. まとめ

月には、空気がありません。では将来、月に基地をつくって人が長く暮らすとき、酸素はどうするのでしょう?

地球から運ぶ? それだと、ものすごいお金と燃料がかかります。そこで研究者たちが目をつけたのが、月の砂です。

じつは月の砂は、重さの40〜45%が酸素。足もとの砂そのものが、巨大な酸素のタンクなのです。

01酸素は「岩の中」に閉じこめられている

「空気がないのに、酸素がある?」と思うかもしれません。ポイントは、酸素が気体ではなく、岩石の一部として存在していることです。

月の表面は、レゴリスと呼ばれる細かい砂や砕けた岩でおおわれています。その主な成分は、ケイ素や鉄、アルミニウムなどが酸素と結びついた鉱物。地球の岩石とよく似ています。ESAによると、酸素は月の砂の中でいちばん多い元素です。

つまり、この「結びつき」をほどけば、酸素を取り出せるはずなのです。

月の砂の鉱物には、酸素が金属などと結びついた形で含まれている
月の砂の鉱物には、酸素が金属などと結びついた形で含まれている

02方法1:電気でほどく(ヨーロッパ)

酸素と金属が一度に手に入る。月面基地にとっては、空気と建築材料を同時につくれる「一石二鳥」の方法です。ESAはオランダの研究施設に、この技術を試す酸素プラントの試作機をつくりました。

03方法2:熱でほどく(アメリカ)

NASAは、別の方法に挑んでいます。

2023年、NASAジョンソン宇宙センターのチームは、月の模擬砂をレーザーで高温に熱し、炭素と反応させて酸素を取り出す実験(炭素熱還元)に成功しました。実験は、月面のような真空をつくれる直径約4.6mの巨大な球形の部屋の中で行われ、真空状態でこの方法を実証したのは初めてでした。

本番の月面では、レーザーの代わりに太陽の光を鏡で集めて熱することが想定されています。NASAの技術者は、この装置は1年で自分の重さの何倍もの酸素を作れる可能性がある、と説明しています。

04酸素は「息」だけでなく「燃料」にもなる

月でつくった酸素の使い道は、呼吸だけではありません。

ロケットは燃料を燃やすときに大量の酸素を使います。地球から打ち上げる宇宙船の重さの多くは、じつは燃料と酸素です。もし月で酸素をつくれれば、月から火星へ向かう宇宙船のガソリンスタンドを月に置けるかもしれません。

また、月の南極付近の永久影には水の氷があると考えられています。水を電気分解すれば酸素と水素が手に入るので、砂からの酸素と組み合わせて使うことも検討されています。

05まとめ

  • 月の砂は重さの40〜45%が酸素。岩の鉱物に結びついている
  • ヨーロッパは電気で、アメリカは熱で、酸素を取り出す実験に成功している
  • 月の酸素は、呼吸用にもロケット燃料にも使える

将来の月面基地の宇宙飛行士は、「足もとの砂から作った空気」を吸って暮らすのかもしれません。空気のない世界で生きるヒントは、意外と足もとに落ちていたのです。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerFuture Moon bases will need oxygen, but carrying it from Earth would be very expensive. 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

Future Moon bases will need oxygen, but carrying it from Earth would be very expensive. Fortunately, about 40 to 45 percent of the Moon's soil, called regolith, is oxygen by weight. It is not a gas, though. It is bonded with elements such as iron and aluminum inside minerals.

In 2020, researchers at the University of Glasgow, working with the European Space Agency, put simulated lunar soil into hot molten salt and passed electricity through it. They removed 96 percent of the oxygen in about 50 hours, and the leftover soil became metal. In 2023, a NASA team used a laser and carbon to extract oxygen in a vacuum chamber. The oxygen could be used for breathing and for rocket propellant.

121 words ・ CEFR B1

和訳を見る

将来の月面基地には酸素が必要ですが、地球から運ぶのはとても費用がかかります。幸い、レゴリスと呼ばれる月の砂は、重さの約40〜45パーセントが酸素です。ただし、それは気体ではありません。鉱物の中で、鉄やアルミニウムなどの元素と結びついているのです。

2020年、グラスゴー大学の研究者たちは欧州宇宙機関と協力し、模擬的な月の砂を高温の溶けた塩の中に入れて電気を流しました。彼らは約50時間で酸素の96パーセントを取り除き、残った砂は金属になりました。2023年には、NASAのチームが真空の部屋の中で、レーザーと炭素を使って酸素を取り出しました。この酸素は呼吸にも、ロケットの推進剤にも使えるでしょう。

4択リーディングクイズ

Q1. What is the main idea of the passage?

Q2. What happened to the leftover soil in the Glasgow experiment?

Q3. Why would making oxygen on the Moon be useful?

重要単語

  • regolithC1
    名詞レゴリス(天体表面の砂や砕けた岩)Lunar regolith is rich in oxygen. ギリシャ語の rhegos(毛布)+lithos(石)。岩盤をおおう「石の毛布」。
  • extractB2
    動詞取り出す、抽出するEngineers extracted oxygen from the simulant. ex-(外へ)+tract(引く)。名詞 extract は「抽出物・抜粋」。vanilla extract「バニラエッセンス」。
  • electrolysisC1
    名詞電気分解Molten salt electrolysis releases oxygen. electro-(電気)+-lysis(分解)。analysis(分析=分けてほどく)と同じ -lysis。
  • simulantC1
    名詞模擬物質The test used lunar soil simulant. simulate(まねる)から。本物の月の砂は貴重なので、成分を似せた地上の砂で実験する。
  • propellantC1
    名詞推進剤Oxygen is also used as rocket propellant. propel(推し進める)+-ant。燃料と、それを燃やす酸化剤(酸素など)をまとめて指す。
  • in-situC1
    形容詞現地でのIn-situ resource utilization means using local materials. ラテン語で「その場で」。ISRU(in-situ resource utilization=現地資源利用)は宇宙開発のキーワード。
  • abundantB2
    形容詞豊富なOxygen is the most abundant element in Moon soil. 名詞 abundance。be abundant in ~「~が豊富だ」。反対は scarce(乏しい)。

4コマでわかる

月の砂の4割以上は「酸素」。月面基地の空気は足もとの砂から作る計画だの4コマ漫画
空気のない月で、どうやって息をする? じつは月の砂は重さの4割以上が酸素。岩に閉じこめられた酸素を熱や電気で取り出す実験が進み、グラスゴー大学の実験では約50時間で砂の酸素の96%を取り除いた。月面基地の空気は足もとから作る時代へ。

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出典・参考文献(4件)タップで表示
  1. Lomax et al. (2020) Proving the viability of an electrochemical process for the simultaneous extraction of oxygen and production of metal alloys from lunar regolith, Planetary and Space Sciencedoi.org
  2. NASA (2023) NASA Successfully Extracts Oxygen from Lunar Soil Simulantnasa.gov
  3. ESA (2020) ESA opens oxygen plant – making air out of moondustesa.int
  4. NASA Technical Reports Server, Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD)ntrs.nasa.gov