宇宙の深淵を探索し、他の惑星に人類文明の種を蒔くという夢は、何世代にもわたって存在してきた。宇宙に存在するほとんどの恒星が独自の惑星系を持っているということが分かって以来、それらを探査し（さらには定住する）ことを提唱する人々が存在してきた。宇宙時代の幕開けにより、このアイデアはもはやSFの世界だけのものではなく、科学的研究の対象となった。しかし、地球を離れ、別の恒星系に到達するための課題は多岐にわたる。
結局のところ、有人での系外惑星へのミッションを実現する方法は2つしかない。1つ目は相対論的速度（光速の一部の速度）に達することができる先進的な推進システムを開発することである。2つ目は世代を超えて乗組員を維持できる宇宙船、つまり世代間宇宙船（またはWorld Ship）を建造することである。2024年11月1日、プロジェクトHyperionは、現在および近未来の技術を用いた世代間宇宙船による有人恒星間飛行のデザインコンペティションを開始した。このコンペティションは一般に公開され、革新的なコンセプトに対して総額10,000ドル（USD）が授与される。
プロジェクトHyperionは、建築家、エンジニア、人類学者、都市計画者で構成される国際的な学際チームである。メンバーの多くは、NASA、ESA、マサチューセッツ工科大学（MIT）などの機関や研究所での勤務経験を持つ。このコンペティションは、Initiative for Interstellar Studies（i4is）がスポンサーとなっている。i4isは英国で法人化された非営利組織で、近隣の恒星の周りの系外惑星のロボットによる探査や有人探査、および定住を可能にする研究に専念している。
恒星間宇宙船のコンセプトは宇宙時代初期にまで遡るが、この分野への関心は過去20年間で大きく高まっている。これは主に、銀河系で確認されている系外惑星の数が急増したことによるもので、現在では4,325の恒星系で5,787個の惑星が確認されている。これは、Breakthrough Starshot、Swarming Proxima Centauri、Genesis Projectなどのコンセプトに反映されている。これらのコンセプトは、グラムスケールの宇宙船、指向性エネルギー（レーザー）、ライトセイルを活用して光速の20%までの速度を達成し、数世紀や数千年ではなく数十年で旅を完了することを目指している。
しかし、別の恒星系に向けて、惑星に定住するのに十分な数の乗客を乗せた有人宇宙船を送り出すことは、はるかに困難である。以前の記事で述べたように、既知または技術的に実現可能な推進方式に依存する宇宙船では、最も近い恒星（プロキシマ・ケンタウリ）に到達するのに1,000年から81,000年かかる。Project Orion、Daedalus、Icarusのような先進的なコンセプトは理論的には36年から85年でProxima Centauriに到達できるが、コストと必要な推進剤の量が法外である。
これらの「高速移動」コンセプトの代替案は、数世紀あるいは数千年にわたる長期の旅に備えることである。そのためには、複数の世代にわたって数百人（あるいは数千人）の人間を収容できる十分な大きさの宇宙船が必要となる。スペースを節約し、貨物スペースの質量を減らすため、乗組員は食料の大部分を栽培し、生物再生型の生命維持システムに依存する必要がある。つまり、乗客が目的地に到着するまで快適で健康的な生活を送れるよう、宇宙船は自給自足できなければならない。
プロジェクトHyperionの組織委員会のメンバーで、ルクセンブルク大学の航空宇宙工学部准教授であり、Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trustの主任研究員であるAndreas Hein氏は、Universe Todayへのメールで次のように述べている：
「ドローンと大型客船の違いを考えてみてください。Project Orion、Daedalus、Icarusなど、これまでの恒星間宇宙船の設計は、生命の兆候を探すことを含め、目標とする恒星系から科学的データを収集することを主な目的とした無人探査機に焦点を当てていました。対照的に、世代間宇宙船は、目標とする恒星系の系外惑星やその他の天体に定住することを主な目的として、乗組員を輸送するように設計されています。また、恒星間探査機よりもはるかに大きくなる傾向がありますが、核融合推進のような同様の推進システムを使用する可能性が高いでしょう」。
世代宇宙船
世代宇宙船の最初の記述は、「現代ロケット工学の父」の一人で、NASAのGoddard Space Flight Centerの名前の由来となったロケット工学者のRobert H. Goddardによるものである。1918年のエッセイ「The Ultimate Migration」で、彼は太陽が寿命を迎えた遠い未来に太陽系を離れる「恒星間方舟」について述べた。乗客の大部分は旅の間、パイロットを除いて冷凍保存されるか、誘導された冬眠状態にあり、パイロットは定期的に目覚めて船の操縦を行うとされた。
Goddardは、もし技術が実現すれば原子力によって船を動かすことを推奨した。もしそれが不可能な場合は、水素、酸素、太陽エネルギーの組み合わせで十分だとした。Goddardは、これらの動力源により、船は4.8から16 km/s（3から10マイル/秒）、つまり約57,936 km/h（36,000 mph）の速度を達成できると計算した。これに続いて、同じく「現代ロケット工学の父」として認められているロシアのロケット科学者であり宇宙学者のKonstantin E. Tsiolkovskyが、1928年に「The Future of Earth and Mankind」というエッセイを執筆し、恒星間「ノアの方舟」について述べた。
Tsiolkovskyのバージョンでは、宇宙船は自給自足型で、乗組員は数千年に及ぶ旅の間、覚醒状態を保つとされた。1964年、NASA科学者のRobert Enzmann博士は、「Enzmann Starship」として知られる世代間宇宙船の最も詳細なコンセプトを提案した。この提案では、重水素を推進剤として使用する核融合推進器を搭載した長さ600メートル（2,000フィート）の船が想定されていた。Enzmannによれば、この船は当初200人の乗組員を収容し、途中で拡張できる余地があるとされた。
近年、このコンセプトは生物学的、心理学的、倫理的な側面など、様々な角度から探究されている。これには、Astronomical Observatory of StrasbourgのFrederic Marin博士が特別に作成した数値シミュレーションソフトウェア（HERITAGEと呼ばれる）を使用して実施した一連の研究（2017-2019年）が含まれる。最初の2つの研究で、Marin博士とその同僚たちは、到着時の遺伝的多様性と健康を確保するために、最小98人（最大500人）の乗組員と精子、卵子、胚の冷凍保存バンクを組み合わせる必要があることをシミュレーションで示した。
3番目の研究では、Marin博士と別のグループの科学者たちは、彼らを運ぶ船は長さ320メートル（1050フィート）、半径224メートル（735フィート）で、食料を十分に栽培するために450平方メートル（約4,850平方フィート）の人工農地を含む必要があると判断した。要するに、これらの提案と研究は、世代間宇宙船とその乗組員は「地球を持参する」必要があり、世代を超えて食料、水、空気を補給するために生物再生システムに依存する必要があることを確立している。
前述のように、恒星間探査に関するほとんどの研究は探査機や宇宙船に焦点を当て、乗客が旅を完遂できることを確保するよりも速度を重視する傾向があった。Heinが説明するように、これによりプロジェクトHyperionは世代間宇宙船に焦点を当て、恒星間旅行者が近隣の恒星系に到着するまで健康で安全であることを確保することに重点を置いた最初のコンペティションとなる：
「このコンペティションは前例のない、真に初めての試みです。私たちの知る限り、世代間宇宙船に特化したデザインコンペティションが開催されるのは、これが初めてです。これは、必要な人口規模などの基本的な問題に取り組んできた2011年以来の私たちのチームの研究に基づいています。このコンペティションは、世代間宇宙船の技術と、高度に資源が制約された社会のダイナミクスの間の複雑な相互作用を独自に探究します。
「ほとんどの研究は、推進力や生命維持システムなどの技術的側面に焦点を当て、船の技術と船内社会を別個の問題として扱うことが多かったです。これらの相互依存関係を分析することの難しさを考えると、この approach は理解できます。私たちは even この分野から離れるようにアドバイスを受けました。私たちの目標は、これらの相互依存関係を探究し、構想するための最初の一歩を踏み出すことです。私たちはDa Vinciではなく、Cayleyになることを目指しています。Da Vinciは航空機を想像しましたが、Cayleyは基本的な設計原則を考案し、それがWright兄弟への道を開きました」。
コンペティション
コンペティションの登録は2024年12月15日まで受け付けており、参加チームは20ドルの登録料を支払う必要がある。上位3つの入賞作品は2025年6月2日に発表され、1位に5000ドル、2位に3000ドル、3位に2000ドルが授与される。さらに、10チームが創造的で革新的なアイデアに対して名誉賞を受賞する。詳細については、プロジェクトHyperionのWebサイトとミッション概要を参照のこと。
ミッション声明によると、プロジェクトHyperionは、現在および近未来の技術を使用した有人恒星間飛行の予備研究と実現可能性評価である。その目的は、恒星間宇宙旅行の将来的な可能性について一般の人々に知らせ、将来の研究と技術開発の指針となることである。彼らのウェブサイトに記載されているように、コンペティションには以下のようなテーマがある：
「人類は21世紀の大きな持続可能性の危機を克服し、地球上でも宇宙でも持続可能な豊かさの時代へと移行しました。人類は今や大きな犠牲を払うことなく、世代間宇宙船を開発する能力を手に入れました。恒星間宇宙船が近隣の太陽系の氷の惑星の横を飛行しています。数世紀にわたる航海のための恒星間推進力と構造設計の古典的な検討を超えて、成功した旅を確実にするための理想的な居住区の建築と社会とはどのようなものでしょうか？」
参加者は、船舶、その居住区、およびサブシステムの設計を任され、その建築と社会に関する詳細を含める必要がある。プロジェクト概要では、ミッションの期間、目的地、その他の重要な考慮事項など、他の重要な境界条件について説明している。ミッションの期間は、光速の一部の速度を達成できる先進的な推進力を持つ船と一致する、打ち上げから目標の恒星系への到着まで250年である。
乗組員の健康と安全を確保するため、船舶の居住区は地球と同様の大気条件、銀河線、微小隕石、星間塵（相対論的宇宙旅行に必要）からの保護を備えている必要がある。船舶は回転部分による人工重力も提供する必要があるが、「居住区の一部は重力を減らすことができる」。居住区はまた、旅の間中1000人プラスマイナス500人の収容と適切な生活条件を提供する必要がある。居住区は変化するニーズに対応できるよう、修正可能な方法で設計される必要がある。
社会の構造は、言語、倫理、家族構造、信念、美学、家族構造、その他の社会的要因を含む文化的なバリエーションを許容する必要がある。コンペティションでは、「ほぼ避けられない」とされる地球に関する知識の保持と喪失も考慮している。Portland State UniversityとUniversity of ArizonaのCenter for Human Space Exploration（CHaSE）の人類学者であり、プロジェクトHyperionの組織委員会のメンバーでもあるCameron Smithは、Universe Todayに次のように説明している：
「数千人、あるいは1500人でさえも、数世紀にわたって隔離された状態で旅をするという状況は、人類の経験にとってユニークなものとなるでしょう。そのため、建築やハードウェアの健全性を計画し、この期間中それらを良好な状態に保つのと同様に、生物学と文化の両方の健全性と維持についても計画を立てることができます。そして私たちには進化という優れたガイドがあります。
進化はすべての生命科学の中心にあり、それは多くの面で時間を通じた文化的変化にも当てはまります。生物は進化し、文化も進化します。そして私たちは、地球上で様々な状況に適合するように文化を管理する方法を学んできました。
しかし、私が概説した異常な状況に対して文化がどのように調整される可能性があるかについて、人々に考えてもらうことが目的です。地球からの分離、ラジオやビデオ通信を除いて他の人間集団からの分離 – これは地球から離れるにつれてますます少なくなっていきます – 航海の時間を通じて文化的調整を必要とするような変化は何が起こり得るでしょうか？」
旅の間中、人口は基本的な製品（衣服、住居など）にアクセスできなければならない。居住区の質量はできるだけ低く、旅の全期間にわたって信頼性が高く、冗長システムを含む必要がある。世代間宇宙船の目標地は、近隣の恒星系にある岩石惑星（Proxima bのような）である。興味深い展開として、コンペティションでは、この惑星にはProject Genesisのような先駆者プローブによって人工的な生態系が作られることを強調している。その結果、乗組員はその生態系で生存するために重要な遺伝的または生物学的な適応を必要としない。Heinは次のように説明する：
「缶の中で250年間過ごして幸せでいられること、つまり、深刻な資源制約のある環境で社会が繁栄できるかということです。この問いに答えることは、世代間宇宙船を設計する上で不可欠であり、地球上の持続可能な未来についての洞察も提供するかもしれません。私の視点からすると、この課題に対する想像力豊かな解決策が著しく不足していました。
また、今日の技術の基礎となる複雑さについての認識を高めることも期待しています。世代間宇宙船ではどの技術を保存できる、あるいは保存すべきで、どの技術が失われる可能性があるでしょうか？研究によると、社会の人口規模はその技術の多様性と複雑さに影響を与えます。現代のほとんどの技術は、多数の企業、インフラ、規制システムを含む複雑なサプライチェーンを必要とします。したがって、分子製造やStandard Template Constructs（Warhammer 40kに描かれているような）といった破壊的な技術が実現可能にならない限り、世代間宇宙船は低技術の解決策に頼ることになるでしょう」。
学際的アプローチ
コンペティションの主要な焦点は、組織委員会自体を反映した学際的研究である。これは、主に商業宇宙産業の台頭により、宇宙研究におけるトレンドとなっている。今日、多くの企業や非営利団体にとって、従来の研究は航空宇宙工学を超えて、建築と内装デザイン、生物学、社会学、心理学、農業、その他の分野を取り入れ、宇宙での健康的で持続可能な生活を可能にするコンセプトを作り出している。
ルールによると、チームは少なくとも1人の建築デザイナー、エンジニア、社会科学者（社会学者、人類学者など）で構成される必要がある。組織委員会の建築家およびデザイナーであるYazgi Demirbas Pechは次のように説明する：
「このコンペティションが、より大きな学際的協力を促し、特に長期間・長距離ミッションの計画において重要な建築や社会科学などの分野の価値を強調することを期待しています。これらの多様な分野を統合する全体的なアプローチは、宇宙探査のためのより持続可能で人間中心の解決策に貢献できます。
地球上の伝統的な建築実践とは異なり、宇宙建築は、限られた物理的空間、極端な環境条件、制限された資源などの厳しい技術的制約と、快適さ、安全性、心理的幸福のための本質的な人間のニーズとの繊細なバランスを必要とします。ここで建築は、人々が広大な距離と時間スケールにわたって生活し、働き、繁栄することを可能にする生命維持要素となります。
このコンペティションを通じて、私たちはチームに従来の設計原則に挑戦し、星々の間での『家』の意味を再定義することを呼びかけています。チームに建築家や建築学生を含めることは、間違いなくこの刺激的なコンペティションに新鮮な視点を加えることになるでしょう」。
宇宙の課題を解決することは地球の課題を解決することにつながる
コンペティションのもう一つの重要な側面は、地球上でも応用や利点をもたらすアイデアを触発したいという願いである。これは、月、火星、そしてそれ以遠に前哨基地を作る計画を含む、将来の宇宙探査の重要な側面でもある。世代間宇宙船と同様に、地球からより遠く離れた場所で運用されるミッションは、地球から定期的な補給ミッションに頼ることができない。これは、居住区はできる限り自給自足型である必要があり、居住者が快適に生活するのに十分な空気、水、食料を確保する必要があることを意味する。
数十年にわたり、科学者と計画立案者たちは、地球の自然環境からインスピレーションを得てきた。これがBiosphere 2プロジェクトの目的であり、1991年から1994年の間に2つの実験が行われ、ボランティアたちは地球の多様な環境を模倣した密閉されたバイオームで生活した。2007年以来、University of ArizonaはCHaSEプログラムを通じて研究を行いながら、一般公開も続けている施設を使用している。
「1990年代以来、[Biosphere 2]は宇宙船のような閉鎖生態系の研究センターとして機能しており、ここでの研究は現在も続いています。[私は]実際に1月までバイオスフィアに滞在しており、星々を見つめながら、まさに今このすべてに携わっています」と、この施設から Universe Todayに返信したSmithは述べている。彼は続けて、この実験や同様の研究からの知見は、宇宙では誤差の余地がないという主な理由から、地球上の生活に重要な応用があると指摘する：
「子孫の文化的および生物学的保護に関する宇宙船の計画と準備は、地球上のどの文化よりもおそらくより具体的に彼らの生存と健康に合わせて設計され、最大限の保護を提供するように非常に慎重に設計されるでしょう。恒星間航海では、閉鎖生態系で複数の世代にわたって生き残るためには物事が完璧に進まなければならず、そのため計画と準備は非常に徹底的でなければなりません」。
地球から遠く離れた場所で救助ミッションが到着するまでに時間がかかりすぎる場所に人々が配置される場合、宇宙での失敗は多くの場合死を意味するため、将来の探検家や入植者が依存する技術は、再生可能で、故障のない、そして時間とともに持続可能なものでなければならない。この研究開発は、気候変動、人口過剰、貧困と飢餓、持続可能な生活の必要性など、地球上で直面している最も差し迫った問題に直接的な利点をもたらすことになる。Pechが強調するように：
「地球を超えて考えることは、『宇宙船地球号』での生活をどのように改善できるかについての貴重な洞察を提供できると信じています。宇宙と同様に、私たちの惑星は、現在のグローバルな紛争や課題の中で、調和と回復力を育むための革新的なアプローチを必要としています」。
また、宇宙における生命の存在と、地球外文明（ETCs）がすでに星々の間を旅している可能性についての疑問を刺激するという付加的な利点もある。数十年にわたり、科学者たちはフェルミのパラドックスの一部としてこれらの疑問を探究してきた。Heinが説明するように：
「最後に、Project Daedalusが恒星間旅行の理論的実現可能性を実証したように、私たちは人類の星への旅行についても同様の『存在証明』を確立することを目指しています。これを達成することは、フェルミのパラドックスに新たな視点を加えることになるでしょう：今日、私たちが有人恒星間旅行を構想できるなら、より進んだ文明はすでにそれを達成しているはずです。では、彼らはどこにいるのでしょうか？」
コンペティションに関心がある方、または質問がある方は、Initiative for Interstellar Studies（[email protected]）までご連絡を。i4isは2024年12月1日まで質疑応答を受け付けている。
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