月で排便するのは厄介なことだ

宇宙飛行士も含め、誰もが排便をします。実際、ニール・アームストロングが月面から撮影した最初の写真には、おそらく排泄物が入っていると思われるゴミ袋が投棄されています。アポロの乗組員は、6つの着陸地点に尿や排泄物を含む合計96袋のゴミを残しました。それらは今もそこに残っています。これは、人間がどこへ行っても、排泄物を持ち歩いているという天からの警告です。

アポロの投棄袋、通称「うんち袋」は、50年以上前に月面に投棄されて以来、多くの関心と憶測の的となってきました。人間の排泄物には微生物が豊富に含まれており、これは、アポロの着陸後、月面には未知の期間にわたり生命が存在していたことを意味します。これらの微生物が地球外からの排泄物の中でどれほどの期間生存していたかを知ることは、地球上の生命の起源の謎、そして地球外における生命の存在の可能性について、興味深い洞察をもたらすでしょう。また、これらの袋は、私たちの文化遺産や月環境への影響についても疑問を提起するとともに、地球外生物廃棄物の管理と処分という解決困難な問題を浮き彫りにしています。

政府と民間企業の両方から、人類を再び月面に呼び戻そうという新たな動きがあり、数週間、数か月、あるいは最も楽観的な見通しでは無期限に滞在する可能性がある今、これらの話題はこれまで以上に重要になっています。

「もし人類が月に永住するなら、糞尿の入った袋がそこら中に放置されるのは望ましくありません」と、アデレード大学で月を含む宇宙や環境に関する法的・規制的側面を専門とするメリッサ・デ・ズワート教授は言う。「危険ですし、見苦しいです。私たちが望むことではありません。ですから問題は、私たちが適用する環境基準が何なのかということです。今のところ、明確なルールはありません。」

宇宙における廃棄物管理と廃棄という厄介な問題は、人類が初めて宇宙に肉体を送り込んで以来、宇宙飛行士とミッションプランナーを悩ませてきました。「人間の生物学的機能について議論すると、興味をそそるよりもむしろ笑いを誘うことが多い」と、この問題に関する1971年の論文の著者たちは嘆きました。しかし、この話題がタブー視されているにもかかわらず、研究チームは有人宇宙飛行におけるその重要性を強調し、「宇宙飛行士は排便のメカニズムにおける重力の重要性をすぐに理解した」と述べています。

実際、地球上でトイレに行くと、質量を持つ物体を支配する力のおかげで、尿や便が体から自然に分離されるのは当然のことと考えています。重力は、惑星や人間と同じように、便にも影響を与えます。しかし、微小重力や月重力下では、排泄物は体からそう簡単には分離せず、貯蔵中に予測不能な動きをすることがあります。宇宙トイレのタンクの側面に跳ね返る宇宙人の便の動きを指して「ポップコーン便」といった印象的な表現が生まれたのです。

「宇宙では基本的に、人間は重力の助けを借りて肛門から便を排出することができなくなります」と、ニューヨーク市立大学ジョン・ジェイ・カレッジの科学技術史教授で、最近ミュンヘン・ルートヴィヒ・マクシミリアン大学のカリン・ニッケルセン教授と宇宙における廃棄物管理に関する著書を共著したデイビッド・マンズ氏は説明する。「便は表面張力によって、粘り気のある液体と化します。有機的に活性なので、確実に清掃するには細心の注意が必要です。」

宇宙時代の幕開けには、アメリカの宇宙飛行士たちは、用を足す必要があるときには文字通り袋を尻にテープで貼り付けるだけだった。このシステムにより、漏れ出した糞がアポロ10号の司令船に漂うという悪名高い結果となった。また、宇宙飛行士のフランク・ボーマンは、それに伴う屈辱を避けるため、ジェミニ7号では1週間以上も排便をしないという決断をした。

現在、国際宇宙ステーションには、ホースと吸引ヘッドを備えたトイレが設置されており、尿や便を吸引して除去することで、宇宙飛行士の快適性と利便性を高めています。しかし、宇宙で人間が排出するすべての生物学的廃棄物（尿、便、嘔吐物、月経血など）を処理できる循環型システムは、科学者によってまだ開発されていません。これは、将来の有人宇宙探査における大きな技術的課題となっています。

現在、NASAは人類を再び月面に送り込む国際的な取り組みであるアルテミス計画を主導しており、中国の宇宙機関も今後10年以内に月面着陸を目指しています。ヴァージン・グループの創業者リチャード・ブランソン氏をはじめとする商業宇宙部門の多くのリーダーたちは、民間人が観光客として月を訪れる日が来ると予測しています。こうした野心的なビジョンを実現するには、過去のうんち袋、宇宙おむつ、そして行き場のない糞便を捨て去り、未来の月面トイレを受け入れなければなりません。

NASAは2020年に「ルナ・ルー・チャレンジ」を立ち上げ、世界中の人々に「微小重力と月の重力の両方で機能する小型トイレの斬新な設計コンセプト」の応募を呼びかけました。優勝したコンセプトは「トランスルナ・ハイパークリティカル・レポジトリ1（Translunar Hypercritical Repository 1）」、略称「THRONE」で、幼児の親御さんにはお馴染みの「おむつジェニー」製品に着想を得たものです。この製品は、排泄物を廃棄するとすぐにプラスチックで密封し、臭いを軽減します。

しかし、この廃棄物はどこへ行き、どう処理されるべきなのでしょうか？NASAのコンテストはブレインストーミング形式のものだったため、優勝者や最終候補のデザインが最終的に月面トイレにどれだけ採用されるのか、またアルテミス計画の乗組員が月面で廃棄物をどのように管理・処分するのかは、現時点では不明です。「廃棄物管理の設計はまだ検討中ですが、NASAの目標は月面への潜在的な影響を最小限に抑えることです」と、NASAジョンソン宇宙センターの有人着陸システム乗組員室副マネージャー、マイケル・ラプリー氏は述べています。

有人宇宙飛行は、人間の排泄物管理の解決策がなければ実現できないとラプリー氏は指摘する。「次世代月面ミッションにおいて、NASAとアルテミス計画のパートナーにとって重要な課題の一つは、国際宇宙ステーションのような無重力環境だけでなく、月面の6分の1の重力環境でも排泄物を効果的に収集できる廃棄物管理システムの開発です。」

アルテミス計画の最終的な設計がどのようなものであろうと、50年以上にわたる宇宙飛行の革新が結集されることになる。しかし、アポロ計画の乗組員には、必要性に根ざした、よりシンプルな解決策があった。宇宙船が地球に帰還できるよう、トイレの排泄物を含む不要な物はすべて放棄されたのだ。排泄物に含まれる微生物によって月面環境が汚染されるリスクよりも、宇宙飛行士を無事に帰還させるという現実的な義務の方が重要だったのだ。

このトレードオフは理解できるが、月面に排泄物が存在することは「細菌学上のダモクレスの剣」だと、フランス国立科学研究センターの研究員であるヒューゴ・ロペスは2020年の研究で述べている。「これらの袋の内容物は、長期的には月面環境だけでなく、月面で行われる人間の科学活動にも大きな懸念を引き起こす可能性がある」。それだけでなく、「地球由来の物質を月や他の天体に持ち込むことは、そこに存在する可能性のある固有の生命体の存在を永久に危険にさらす可能性がある」とも指摘している。

言い換えれば、人間の糞便に含まれる微生物が月面の異星生命に影響を与える可能性は極めて低いということです。月の過酷な環境を考えると、これは極めてあり得ない結果ですが、可能性として残されているため、NASAゴダード宇宙飛行センターの探査統合マネージャーであるマーク・ルピセラ氏は、アポロ着陸地点の一つにある糞便袋からサンプルを採取するロボットミッションを提案しました。これらのサンプルを分析することで、袋内の微生物が生き残ったのか、あるいは月面のより広い環境に拡散したのかが明らかになる可能性があり、これは将来の探査にとって重要な情報となります。

「これは50年にわたる自然実験です。地球にはそのような例はありません」と、ルピセラ氏は手つかずの排泄物について語る。「月に固有の微生物が存在すると考える根拠は多くありませんが、可能性はゼロではありません」と彼は続ける。「たとえ、月固有のものではなく、地球から来た微生物が検出されるとしても、それは自然発生的なものか（可能性は低いですが、可能性としてはあります）、あるいは人類が着陸した場所から来たものかもしれません。もしそれがわかれば、本当に嬉しいことです」

こうした懸念は、地球の生命が地球外表面に移される「前方」汚染と、地球に持ち帰られる仮想的な地球外生命を指す「後方」汚染の両方を包含する、惑星保護という用語に含まれる。

宇宙における科学研究における世界的な協力を促進する国際非政府組織（NGO）である宇宙研究委員会（CRS）の現行規則では、いずれの形態の汚染も許容する可能性のある活動は禁止されています。実際、委員会の勧告によると、火星にはロボットでさえ探査すべきではない地域があります。これは、過去または現在の生命が存在する可能性が高いためです。この点を踏まえると、アルテミス計画を含む新たな月探査ミッションの主なターゲット地域は月の南極であり、その影のクレーターには水氷が存在し、汚染のリスクが高い環境であることは注目に値します。

アポロの排泄物袋は、宇宙研究委員会のガイドライン（拘束力はない）が制定される前に月面に残されましたが、ロペス氏は論文の中で、月面での同様の廃棄物処理は現在では禁止される可能性があると示唆しました。この法的根拠は検証されていません。

汚染のリスクに加え、月面やその他の遺体に異物である生物学的物質を残すことは、世論からの反発に直面する可能性があります。最近、ネイティブアメリカンのナバホ族は、民間の月面着陸船が火葬された遺体を月に運ぶことに反対を表明し、この行為を「甚だしい冒涜」と呼びました。アストロバイオティック社のペレグリン・ミッション1は月面到達に失敗しましたが、月面ミッションの増加に伴い、この価値観の対立が再び激化する可能性があります。そして最終的には、月面の生物学的廃棄物もその対象に含まれる可能性があります。

アポロの廃棄物袋は、こうした法的・倫理的難問を提起するだけでなく、刺激的な科学的疑問も呼び起こしました。袋詰めされた微生物は月面でどれくらい生き延びたのでしょうか？過酷な環境にさらされたことで、突然変異や適応が促されたのでしょうか？地球上のすべての種は微生物から派生しているため、この研究は宇宙の生命がどのように、どこで誕生したのかという大きな謎に新たな光を当てるでしょう。宇宙における私たちの位置づけに関する、最も深遠で古くからある疑問への答えは、ニール・アームストロングの55年前の使用済みおむつの中に隠されているのかもしれません。

「私たちはこの多様性なのです」と、オランダのトゥエンテ大学の人文地理学者キャサリン・サムラー氏は語る。彼女は批判的社会理論の観点から宇宙における廃棄物管理について執筆している。「私たちは、微生物やバクテリアといった非人間的な乗客、そして私たち自身の体や、そこに出入りする物も一緒に運んでいます。私たちと一緒に来る乗客たち、そして彼らが月面でどのような重力や放射線を経験するかについて考えなければなりません」。ゴミ袋は研究を行うための絶好の場所になるだろうと、サムラー氏は付け加える。「そこに何があるのか​​？何が残っているのか？」

ルピセラ氏はミッション構想の中で、アポロ宇宙飛行士の排泄物サンプルを用いて生体分子配列解析などの実験を行い、これらの疑問のいくつかに答えることを提案している。これらの取り組みにより、月面で孤立した後に微生物が遺伝子変異の速度を変化させたかどうか、そしてそれが適応上の利点となったかどうかが明らかになる可能性がある。ルピセラ氏はまた、袋の中にある微生物の胞子が適切な条件下で復活できるかどうかについても興味を持っている。

「人間以外の生命体が強靭で、奇妙な環境でも生き残れることは既に知られていますが、もしヒトのマイクロバイオームが、例えば月のような環境で生き残れるとしたら、それは生命がどれほど粘り強い存在であるかを示す、さらに強力な指標となるでしょう」とルピセラ氏は言う。「これは、銀河系、太陽系、そして宇宙全体の様々な場所に生命が存在できるという可能性を信じやすくなることを示す、新たなデータポイントとなるでしょう。」

宇宙飛行士は、小学生から最も多く寄せられる質問は宇宙でどうやってトイレに行くか、とよく答えます。これは単純な質問ですが、複雑で絶えず変化する一連の課題を浮き彫りにしており、その多くは未解決のままです。これらの問題に満足のいく解決策が見つかるかどうかは定かではありませんが、宇宙における廃棄物管理の法的、倫理的、そして実用的側面の障害に立ち向かう継続的な努力は、地球上でも必ずや成果をもたらすでしょう。

「宇宙問題に取り組むことにとてもワクワクしています。より良い成果を上げるチャンスがあるからです」とデ・ズワルト氏は語る。「持続可能で責任ある方法で進むべきです。廃棄物を最小限に抑える方法を考えるべきです。もちろん、宇宙でこの問題を解決できれば、地球にも計り知れない利益をもたらし、地球上の廃棄物管理と処分にも貢献できるでしょう。」

例えば、地球上の何十億もの人々が安全な衛生サービスを利用できず、この状況は、より革新的なトイレや下水道システムの建設を促す運動を活発化させています。一方、世界中で家畜の数は増加しており、毎年数十億トンもの糞便が排出されているため、廃棄物管理プログラムに深刻な負担がかかっています。排水は環境​​を汚染し、呼吸器疾患や廃棄物関連の病原体などの健康リスクに人々をさらしています。現在、排水システムは温室効果ガスの排出に寄与しており、洪水やハリケーンなどの異常気象を含む気候変動の影響は、廃棄物インフラにさらなる負担をかけています。

「おそらく人類は、軍産複合体ですら宇宙船に絶対必要だと判断したもの、すなわち生体再生型生命維持システムを採用することで、地球規模の気候変動による最悪の影響を回避できるだろう」とマンズ氏とニケルセン氏は著書の中で述べている。

「宇宙で人々が自分たちのゴミをどう扱っているかについての本を書くことで、地球上で人々が自分たちのゴミをどう扱っているかという問題についても語る本を書いたことになる」と彼らは結論づけている。