月面殺菌照射用太陽紫外線集光器

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8326 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

長期にわたる有人月面探査は、今後数十年間で火星と小惑星の植民地化への入り口となると予想されている。 宇宙での長期間の永続に関連する健康リスクは部分的に調査されています。 空気中の生物学的汚染物質による危険は、宇宙ミッションに関連した問題となっています。 病原体を不活化する可能な方法は、太陽紫外線の最も短い波長範囲、いわゆる殺菌範囲を使用することです。 地球上では、それは大気中に完全に吸収され、地表には到達しません。 宇宙では、このような紫外線太陽光成分が存在し、高反射の内部コーティングと最適化されたエアダクトの形状の組み合わせにより、居住可能な前哨基地の内部で空中浮遊病原体を不活化するための効果的な殺菌照射を実現できます。 月面での殺菌照射のための太陽紫外線収集装置は、紫外線太陽放射を収集し、それを人類の前哨基地の再循環空気を消毒するための源として使用することを目的とするプロジェクトです。 これらのコレクターを設置する最も有利な位置は、ほとんどの時間太陽放射にさらされるという特性を持つ、月の極の頂上の上です。 2022年8月、NASAはアルテミスミッションのために月の南極付近にある13の着陸候補地を特定したと発表した。 月のもう 1 つの利点は、黄道に対する傾きが低いことです。これにより、太陽の見かけの高度が狭い角度範囲内に維持されます。 このため、紫外線太陽放射は、簡易的な太陽の追跡コレクターや静電気コレクターを通じて収集し、リサイクルされた空気を消毒するために使用できます。 提案されたアイデアをサポートするために、流体力学および光学シミュレーションが実行されました。 一般的なまたは国際宇宙ステーションで発見されたいくつかの空中病原体の予想される不活化率が報告され、提案された装置効率と比較されます。 この結果は、月面前哨基地内の空気消毒に紫外線太陽放射を直接使用し、宇宙飛行士に健康的な生活環境を提供することが可能であることを示しています。

近い将来の宇宙探査プログラムには、人類を月面に帰還させることが含まれています。 特に、NASA によるアルテミス計画は、初の長期ミッションとして 2024 年までに最初の女性と次の男性を月に着陸させることを目指しています1。 さまざまな機関や組織の確立された目標は、月に植民地化し、月面に前哨基地を建設することです2。 長期的には、目標は人類を火星に運ぶことであり、月で行われる実験の一部は、将来の火星ミッションを支援することである。 有人宇宙飛行の長期にわたる探査は、健康に対する不確実かつ未知のリスクを伴う環境に宇宙飛行士をさらす多くの重大な課題をもたらします。 ミッションの各段階で、生物学的、化学的、物理的な潜在的危険がもたらされます3、4、5、6。 現在、国際宇宙ステーション (ISS) は、2000 年 11 月 2 日に最初の常駐乗組員が施設に入って以来、継続的に人員が配置されており、地球大気圏外の唯一の軌道上での居住および作業環境です。 ISS 内で実施された研究では、宇宙飛行中の潜在的な健康リスクについて言及しています 7、8、9。 2021 年から有人宇宙ステーションが運用されている中国の天宮宇宙ステーションでの実験からの出版物や報告書は、今後数年以内に発表される予定です10。 スペースシャトルなど、他の短期宇宙船からの出版物も入手可能です8,11。健康上の考慮事項の中で、宇宙船内の空気中の環境汚染物質、生物学的汚染物質、化学汚染物質への曝露によってリスクがもたらされますが、これは将来の月の居住モジュール内でも同様である可能性があります。 生物学的汚染物質は、感染症、アレルギー、毒性作用に関連している可能性があります。 ほとんどの微生物は人間の健康を脅かすものではなく、おそらく重要な役割（例えば、廃棄物の浄化、水と空気の浄化、長期任務での食料源）を果たすであろうにもかかわらず、微生物は乗組員の健康に悪影響を与える可能性があります。宇宙飛行士の免疫系欠損12、微生物の分子的および生化学的特性の変化13、14、15。