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●有人火星探査のためにはどんな技術が必要か

　こんにちは。東京大学の小泉です。宇宙推進工学を専門としています。今日は、「宇宙探査の現在とこれからの可能性」ということで、ロケットエンジンをメインにしながら、有人火星探査を例に取り、これからどのような宇宙探査が可能なのか、そのためにはどういった技術が必要なのか、ということをお話しします。

　まず、ロケットエンジンの基礎からお話を始めます。

　宇宙探査機のロケットエンジンやその軌道はどのようなものなのでしょうか。また、これらによって宇宙探査機はどうやって宇宙を旅しているのでしょうか。そして、そのお話の後には、有人火星探査の概算を行い、今ある技術を使うとどのような探査になるのかについて見ていきます。

　結論からいえば、有人火星探査は、非常にたくさんの質量を運ばなければならないという探査です。この問題をクリアするこれからの可能性として、ここでは2つ、キーとなる技術を紹介したいと思います。

　一つはイオンエンジンと呼ばれる、最近の「はやぶさ」で非常に有名になった技術です。これを使うことで何がどう良くなるのかということをお話しします。もう1つは、イオンエンジンよりもさらにSFチックなのですが、スペースマニングという技術についてお話します。

●宇宙空間では、動いているものはずっと飛び続ける

　まず、ロケットと軌道について、少し基礎的なことからお話しします。

　地球の周りを飛んでいる人工衛星の仕組みを説明するときに、非常に速い速度でボールを地表に沿って投げたときの例えがよく使われます。ボールを非常に速い速度で投げると、もちろんボールは遠くに落ちます。その速度をどんどん速めていくと、そのうちに投げたときのボールの軌道である曲線が、地球と一緒になり、ぐるりと地球を回ります。

　これはもちろん正しい話なのですが、もう少し広く地球の周りを飛ぶ、人工衛星の原理を本質的に説明します。

　まず、万物の真実として、宇宙にある物体は基本的に障害物さえなければ飛び続けます。そのため、物体が地球の表面に沿いながら飛び続けるには、秒速7.9キロメートルという非常に速い速度が必要です。ただし、例えばス...