NASA、月面船外活動員の危険な静電気蓄積の緩和に最大$150,000を拠出

米国宇宙機関は、月の南極の地表で活動する探査者を保護するため、「月面接地チャレンジ（Lunar Grounding Challenge）」と名付けられたコンペティション型の取り組みを開始した。¹ この公式コンテストでは、実現可能な工学的手法や運用手順の提案を促すため、賞金として最大$150,000が授与される。¹ プログラム担当者は、船外活動中に宇宙服へ蓄積される大量の摩擦電気を安全に逃がすよう設計された機能的構造と運用アプローチを求めている。¹ $150,000の賞金総額は、これらの過酷な極地作業環境において宇宙飛行士を電気的に中和できる学際的な設計を引き出すための資金的インセンティブとなっている。¹

このコンペ形式のチャレンジへの正式な応募受付は、2026年10月5日に応募窓口が開設されたことで公式に始まった。¹ 参加を希望する個人やエンジニアリングチームには、最終的なコンセプト提案をNASAに提出する期限として2027年1月15日までが与えられている。¹ この体系的なタイムラインは、$150,000の賞金配分の対象となるコンセプトが審査される競争期間を画定している。¹ 指定された2027年1月15日の締め切り前に提出されるすべての技術提案候補は、同機関が特定した南極での宇宙服静電気放電の危険性に対処していなければならない。¹

根本的な技術的困難は、月の南極で地表を横断する宇宙飛行士の機械的な動きに直接起因している。¹ レゴリスの上を歩き続けることで生じる摩擦が、防護宇宙服の外層全体に摩擦帯電を引き起こす。¹ 同時に、探査者を取り巻く周囲のプラズマが、プラズマ帯電現象を通じて宇宙服の素材と相互作用する。¹ 摩擦帯電と直接的なプラズマ付着の同時作用により、月面探査中に宇宙服を着用した船外活動員全体に着実に強力な電荷が蓄積されていく。¹

南極での活動を通じて帯電は発生するものの、宇宙飛行士が影の領域に入ると状況は著しく悪化する。¹ 乗組員が永久影領域（PSR）として知られる深い地形の窪地に入ると、蓄積の問題は顕著に深刻化する。¹ これらの光が当たらない窪地内では、周囲のプラズマ環境が日光の当たる区域と比べて劇的に変化し、帯電メカニズムの深刻さを増大させる。¹ 南極での船外活動は日常的にこれらの暗い窪地を目的地とするため、乗組員は正味の電荷蓄積の深刻な局所的増大に直面する。¹

暗い区域や永久影領域の内部では、宇宙服は大幅な負の電位を帯びる。¹ この急激な負の電圧が生じるのは、局所環境において周囲の電子の捕集を相殺する光電子放出が事実上存在しないためである。¹ さらに、これらの影になった窪地内では周囲のイオン束が極めて少なく、正イオンが侵入する電子を中和することが妨げられる。¹ 日照下での光電子放出メカニズムがなければ、流入する周囲の電子は宇宙服の外側の生地に妨げられることなく蓄積し、大きな負の電位が形成される。¹

重大な危険は、探査者が地表での任務を終えて宇宙船へと戻る際に顕在化し始める。¹ 自然条件下において、乾燥した月面土壌には宇宙服に蓄積された膨大な電荷を逃がす能力を持つ本来的なメカニズムが全く存在しない。¹ その結果、暗闇から出てきた宇宙飛行士は、地表を移動する間ずっとその強い電荷をそのまま保持し続けることになる。¹ 地面自体による接地経路が提供されないため、帰還の途上で宇宙服は完全に帯電したまま、待機している着陸機に接近する。¹

一方、照射された地形に位置する静止した着陸船は、根本的に異なる電気的特性を示す。¹ 日照領域に設置された着陸機は、周囲の宇宙環境に対してわずかに正の電位を維持する。¹ これにより、接近する船外活動員が光の当たらない区域で帯びた深刻な負の電荷を保持する一方で、静止したハードウェアは正の電圧に保たれることになる。¹ これら対照的な状態の組み合わせにより、到着した人間の探査者と静止構造物との間に極端な電位差が生じる。¹

強く負に帯電した乗組員が着陸機へ距離を縮めるにつれて、この極端な電位差が深刻な放電の危険を生み出す。¹ 宇宙飛行士と着陸船が直接物理的に接触すると、瞬間的な電気アークや火花が発生する可能性がある。¹ このような静電気放電は、極端な電位差のもとで接触間隙を越えて電気エネルギーを瞬時に移動させる。¹ 事前の介入がなければ、手すりや梯子を掴もうと手を伸ばすことが直ちにこの激しい放電現象を引き起こすことになる。¹

宇宙飛行士と着陸機の間での突然の放電は、複数の飛行システムに壊滅的な被害をもたらす恐れがある。¹ このような急激で高エネルギーのアーク放電は、宇宙服構造そのものの重要な層を劣化させる危険をはらんでいる。¹ また、電流の流れによって宇宙服システム全体に組み込まれた精密な電子機器が焼損したり損傷したりする危険もある。¹ さらに、電気火花は探査者を維持する内部の酸素に富んだ環境にとって深刻な危険をもたらすだけでなく、乗組員に有害な感電を直接与えるリスクも存在する。¹

これらの危険な結果を防ぐため、NASAは静電気放電緩和のための独創的なコンセプトを募る「月面接地チャレンジ」を立ち上げた。¹ 提案される解決策は、極端な電位差のもとで宇宙飛行士を迅速かつ確実に中和できなければならない。¹ 極めて重要な点として、この放電は船外活動員が着陸船と直接物理的に接触する前に安全に行われる必要がある。¹ 2027年1月15日まで実施される$150,000のチャレンジ期間を通じて、同機関は月の南極で船外活動を行う乗組員を保護する実証済みのコンセプトを確保することを目指している。¹