NASAの最新スピンオフ技術が地球に帰還

2020年3月、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックが米国に広がり始めた頃、NASAジェット推進研究所のカフェテリアで雑談していたエンジニアたちは、この呼吸器疾患がどれほど壊滅的なものになるかを悟った。彼らは、より多くの、そしてより高性能な人工呼吸器が助けになるだろうと確信していた。数週間のうちに、彼らはVITALと名付けた人工呼吸器を急造した。組み立ては簡単で、部品数は100点未満。しかも、それらはすべてサプライチェーンから広く入手可能だ。

4月末までに、米国食品医薬品局（FDA）はVITALに緊急使用許可（UEA）を付与しました。それ以来、民間医療業界の100社以上のメーカーが、自社製の人工呼吸器を製造するための無償ライセンスを申請しています。現在、これらの人工呼吸器はインドやブラジルを含む世界中で広く使用されています。

NASAは月曜日、書籍版となる「Spinoffs 2022」報告書を発表した。報告書では、環境センサーから新素材、協働ロボットに至るまで、NASAの科学者やエンジニアが開発・共有に関わった数多くの技術の中から、人工呼吸器を取り上げている。共有はNASAのDNAに組み込まれている。NASAを設立した1958年の国家航空宇宙法は、NASAが開発した技術を民間部門、州政府、地方自治体に普及させることを義務付けている。

NASAの技術移転プログラム責任者であるダン・ロックニー氏は、この法則を次のように言い換えている。「これらの技術や科学をすべて宇宙に打ち上げるのではなく、地球上で実用的な恩恵をもたらす形で地球に戻ってくるようにしなければなりません。」現在、NASAは1,200件以上の特許を保有しており、企業はその使用許諾を申請できる。ロックニー氏によると、主な要件は商業化への実現可能な道筋があることだ。ライセンスは新興企業には無料で、既存企業にはわずかな費用がかかる。NASAは1976年以降、2,000件以上のスピンオフ企業を特定している。「NASAは前例のないことを求められ、その過程で必然的に、これまで存在しなかったものを発明するのです」とロックニー氏は語る。

NASAは数十年にわたり、民間パートナーと協力して、あらゆるミッションに必要な要素をまとめ上げてきました。これには、ロケットや宇宙船だけでなく、宇宙服、宇宙食、機器、ソフトウェア、そして宇宙飛行士の健康状態を監視・保護するための技術も含まれます。「ミッション完了」を宣言した後、民間企業のリーダーたちは、自らが開発に関わった技術を他の用途に利用したいと考えることがあります。また、NASAの発明の活用方法について、外部の企業やスタートアップ企業も新しいアイデアを持っています。そして、VITAL人工呼吸器のように、NASA職員も独自の貢献をすることができます。

月の塵の問題を考えてみましょう。月の微細な粒子は宇宙飛行士にとって、海岸の砂よりも厄介な厄介物となり得ます。「月面の塵や土は、機器や人体の健康に深刻なダメージを与える可能性があることを考慮する必要があります。非常に鋭く、人体にとって化学的に有毒であり、静電気を帯びているため、あらゆるものに付着します」と、コロラド州デンバーに拠点を置くルナ・アウトポストの最高執行責任者、ジュリアン・サイラス氏は述べています。

同氏は2017年に同僚と共同で会社を設立し、これらの粒子や一酸化炭素、その他のガスを監視する小型空気質センサー「スペースカナリー」を開発した。彼らはもともと、ロッキード・マーティンがNASA向けに開発を競っていた月面居住施設のプロトタイプ用に設計した。将来の月面宇宙飛行士は、宇宙服や居住エリアを大量の塵で汚染したくないだろうからだった。ルナ・アウトポストは、NASAの次世代宇宙探査技術パートナーシップ（NextSTEP）プログラムで定められた仕様を満たすセンサーを製造した。このプログラムは、民間企業に宇宙飛行士が月で居住できる構造物のアイデアを提案してもらうというものだった。そのプロジェクトの後、同社は地球向けのバージョンである太陽光発電式のCanary-Sを考案し、空気質と天気の低コストのワイヤレス監視機能を提供している。

報告書でも言及されているもう一つの例は、NASAとゼネラルモーターズのエンジニアによる共同研究から生まれたもので、国際宇宙ステーションなどの場所で宇宙飛行士と共に反復作業や危険な作業を遂行するヒューマノイドロボット「ロボノート2」（R2）の設計につながりました。この研究は産業用ロボット用手袋の特許取得につながり、その後、スウェーデンのバイオサーボ・テクノロジーズ社によってライセンス供与され、商品化されました。

R2にヒントを得たロボグローブのプロトタイプは、最終的にバイオサーボのアイアンハンドへと発展した。これは、連結された薄いセンサーのセットで、作業用手袋の指先と手のひらの下にぴったりとフィットし、バックパックに装着できるパワーパックに接続される。センサーは、装着者が何かを掴もうとしていることを感知し、手袋がそれを好きなだけ強く、好きなだけ長く掴む。このバージョンは宇宙で装着されるのではなく、重い物を持ち上げたり、手で反復作業をしたりする必要がある地球上の産業労働者が装着する。「工場は自動化を導入しようと試みましたが、手で行う作業を実際に自動化することはできないため、残されたのはより多くの手作業です。手は非常に複雑です。そこで私たちの出番です。なぜなら、これでは手に過度の負担がかかり、障害を引き起こすからです」とバイオサーボのマーケティングディレクター、ミカエル・ウェスターは語る。

NASAは長年にわたり宇宙農業の実験を行っており、国際宇宙ステーションでのチリペッパーから火星への長距離飛行用の食料まで、あらゆるものを栽培しています。これらの取り組みには、限られた水とほとんどあるいは全く太陽光が届かない制御された環境で、マーク・ワトニー風のジャガイモを含む作物を栽培する試みも含まれています。

ある企業は、NASAのプロジェクトから得られた知見の一部を既に自社の事業に活かしています。ニューヨークに拠点を置くバワリー・ファーミングは、垂直型水耕栽培農場を運営しています。この農場では、壁に設置された棚で作物を栽培し、水を継続的に循環させています。バワリーの従業員の何人かは、以前、アリゾナ大学でNASAの資金提供を受けたプロジェクトに携わっていました。このプロジェクトは、南極の模擬宇宙居住環境における植物栽培研究の先駆けとなりました。「NASAは、学術界の人々が前進するための基盤を本当に築いてくれました。そして、それが私たちも前進する道筋を与えてくれました。彼らが蒔いた種が、私たちを今ある場所に成長させてくれたのです」と、バワリーの最高科学責任者であるヘンリー・シュトゥル氏は述べています。

他にも例は数多くあります。現在、毛布や靴に使用されているエアロゲル断熱材から、個人の心拍数でスマートデバイスのロックを解除する技術まで。しかし、NASAのエンジニアと関連付けられるイノベーションのすべてが、実際にNASAのエンジニアによって生み出されたわけではありません。シットコム「となりのサインフェルド」で揶揄されたアポロ時代のスペースペンは、実際にはフィッシャーによって作られました。また、NASAはベルクロ、タン、テフロンの開発にも一切関与していません。

国際宇宙ステーション（ISS）やジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡への資金提供など、特定の宇宙関連投資は一部の米国政策立案者から批判されているものの、NASAの研究開発から最終的に生み出される技術や商業的応用については、概ね超党派の支持が得られている。「私たちが科学を擁護する際に、スピンオフ技術は間違いなく私たちの柱の一つです。このメッセージは一部の議員の共感を呼んでいます」と、ワシントンD.C.のアメリカ天文学会公共政策フェロー、ジュリー・デイビス氏は述べている。

NASA技術移転プログラムのロックニー氏と彼の同僚たちが強調しようとしているのはまさにこの点だ。NASAへの投資は、しばしば長期的かつ広範な利益をもたらす。「これらの技術をスピンオフさせると、優れた製品やサービスが生まれます。しかし同時に、それらは企業、多くの場合は中小企業の代表であり、地域経済を活性化し、雇用を創出する役割も担っているのです」と彼は言う。

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