人類は月の南極へ向かう。その道のりはこうだ

今から約6年後の2030年、アメリカの宇宙飛行士たちは再び月面に降り立ちます。そして着陸後、世界中の何百万人もの宇宙飛行士免許を取得したばかりのティーンエイジャーと同じ課題に直面することになります。それは、快適な乗り物が必要になるということです。

アルテミスVと呼ばれるこの月探査ミッションは、2人の宇宙飛行士を月面に送り込み、月の南極で6日間の科学実験を行う予定です。この任務を遂行するため、NASAは彼らに車輪一式（車輪に重点を置く）を発注しています。

NASAは今春、月面探査車（LTV）の開発に必要な事項を1年間かけて調査する3つのグループを選定したと発表しました。これらのグループのうち2つは企業連合体で、グッドイヤーとミシュランの2つのタイヤメーカーが含まれています。もう1つの競合企業であるベンチュリー・アストロラボは、独自の月面用車輪の設計を発表しました。

契約最終候補者はおそらく1年後に発表されるでしょうが、LTVの設計を引き継ぐ者が誰であれ、深刻な課題に直面することになるでしょう。NASAは、ローバーが2人の宇宙飛行士を搭乗させて走行できるだけでなく、人間がいない場合でも科学実験や商業活動を行うために、何年も月面に留まることができることを要求しています。

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一般的なゴム製の自動車タイヤを月面に、特に月夜の南極に置いたら、気温が摂氏マイナス300度にも達することもあるので、何も良いことは起きません。タイヤは月の緩い土に沈み込み、保護大気のない月面の強烈な太陽放射は瞬く間にゴムを分解し始めます。そして極寒でタイヤは凍結し、変形や圧縮ができなくなり、転がりにくくなります。脆くなって粉々に砕けてしまいます。

問題は時間とともに悪化するばかりだ。ミシュランのイノベーション専門家兼デザイナー、フロリアン・ヴィルコット氏によると、月の土壌、いわゆる「レゴリス」は非常に摩耗性が高いという。この摩耗性により、装着されていない素材はあっという間に摩耗してしまう恐れがある。ミシュランは10年間の耐用年数と6,200マイル（約9,000キロメートル）以上の走行距離を備えたタイヤを設計しているため、これはLTV（月面車）にとって特に重要なポイントとなる。（ちなみに、1970年代初頭のアポロ計画に投入された月面探査車、いわゆる「ムーンバギー」は、それぞれ約18マイル（約30キロメートル）走行した。）

さらに、LTV の必要仕様を概説した NASA の文書には、NASA は車両のジャンプを計画していないものの、車輪が月面から離れなければならない「計画外の瞬間的な状況が発生する」と記されている。

つまり、一般的なタイヤでは不十分だということです。

タイヤメーカー各社は1年間に及ぶ実現可能性調査の初期段階にあるものの、すでにいくつかの詳細を発表している。グッドイヤーのモビリティアーキテクチャ担当シニアプログラムマネージャー、ジョン・カンチュラ氏は書面による声明で、オハイオ州に本社を置く同社は、月面ミッションの期間中、タイヤが探査をサポートできるよう、新たな素材とタイヤ構造の発見に注力していると述べた。2022年にFlexible Logistics and Exploration（FLEX）ローバーを発表したベンチュリー・アストロラボは、「変形可能な」月面車輪を披露した。同社によると、この車輪はスポークとして機能する約200本のケーブル、バネを内蔵した外縁、そして新たに開発された柔軟なトレッド素材で構成されるという。（アストロラボの広報担当者によると、同社が今後1年間のテストを通じてモデルを改良していく中で、ローバーの設計は今後も変更されていくという。）

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ミシュランは「巨大な接地面」と呼ぶものを作ることに注力していると、設計者のヴィルコット氏は語る。つまり、同社はタイヤを平らにすることで、月面との接地面積を最大化しようとしているのだ。この大きな接地面は、LTVが月の南極のクレーターに出入りする際に役立つだろう。その際、タイヤは緩い土の上、約20度の傾斜に遭遇することになる。また、LTV全体のエネルギー効率を維持するのにも役立つ。これは、太陽電池で駆動する車両が月の極の暗い時期を乗り切る上で極めて重要となる。

この最大限の「変形性」は、新しい種類のタイヤ素材によってさらに強化されるだろう。ヴィルコット氏によると、ミシュランはまだこの素材について話す準備が整っていないという。しかし、同社はある驚くべき設計上の結論に至った。「緩い土の上で（動きを）生み出すための最善の解決策は、タイヤのトレッドに模様を施さないことだ」とヴィルコット氏は言う。滑らかなムーンタイヤは、地面との接触面積が最も大きくなる。

宇宙におけるタイヤトラブルは理論上の問題ではない。NASAの火星探査車キュリオシティが火星の表面に着陸してから5年後の2017年、NASAは左中間車輪のトレッドに2つの小さな亀裂を発見したと報告した。その時点で探査車はわずか10マイル（約16キロメートル）しか移動していなかった。ジェット推進研究所のチームは、損傷を最小限に抑えるために探査車をどのように走行させるべきかに関する新たなガイドラインを策定した。また、緊急時対応計画も策定した。車輪の損傷がひどくなった場合、探査車は岩に何度も衝突して損傷した車輪の一部を剥がすことができるようにしなければならない。

しかし、良い車輪は宇宙探査機の成果にも繋がります。7年経った今も、キュリオシティは順調に進んでいます。