50年前の7月
人類は初めて月に降り立ち
地球に対する考え方を再定義しました
月面歩行や船外活動する時の様子を いつも見ていると思いますが
彼らは宇宙服を着てきました
宇宙服が具現化しているのは 人類の一員であることの意味
つまり 不可能と思われていたことを 探究し達成することなのです
しかしそれは単なる衣服ではありません
宇宙服はこれまでに達成した 最も優れた技術的偉業のひとつなのです
宇宙船が備えているすべての
人間の生命を維持する機能を持ち
更に着ることができます
それがいかに先進的であっても
宇宙服を着用するのは 驚くほど危険を伴います
宇宙服を見ただけでは 分からないのですが
宇宙服は宇宙飛行士に 怪我を負わせてしまいます
打撲 捻挫 神経の圧迫や
爪の喪失もありました
23人の宇宙飛行士が 肩の外科手術を必要としました
回旋筋腱板 (かいせんきんけんばん) などを 損傷したのです
こんなことが月面や火星表面で起きたら
ミッションは大失敗になります
結論は 宇宙服の改善が
あまり話題に上がらないながらも 人類の宇宙探査における
最大の課題なのです
科学を前進させるためにすべき 最も重要なことの一つが
火星に人類を送ることだと 個人的に信じています
私たちは多くを無人探査機から学びましたが
非常に限定的でした
一人でも火星表面に滞在するようになれば
太陽系形成の歴史もさることながら
生命の起源も解明できるかもしれません
人類を火星に送るためには 何十億ドルもかかるでしょうが
火星に行ったら 居住区で過ごすだけではありません
宇宙飛行士は屋外探査を行い 宇宙服を着る機会も
数多くあるでしょう
最新のNASAの計画では
５人の人間を500日間 滞在させた場合
１回のミッションで 延べ千回の屋外活動が
見積もられています
比較のために
これまでに４百回を超える 船外活動や月面歩行が
有人宇宙飛行の歴史を通して 行われてきました
千回の屋外活動は 常識を超える数です
もしこれを成し遂げようとするなら― まあ 実際にできると思いますが —
宇宙服の定義を根本的に 変える必要があります
私が宇宙探査に興味を持ち始めたのは
小学校３年生で
先生が丸１日かけて宇宙飛行士の話を してくれたことがきっかけでした
その時初めて人間が宇宙に 行けることを知りました
その時以来 有人宇宙飛行は 私の人生を動かす情熱となりました
しかし 宇宙飛行士が
宇宙服の中でどんなに作業しにくいかを 理解し始めたのは
大学院に入ってからでした
宇宙服は人間が呼吸できるように 酸素で与圧されていますが
与圧により硬くこわばってしまいます
バルーンアートの動物作りに 例えてみましょう
風船を曲げてみます
するとばねのように 元に戻ろうとします
技術者がこの問題を解決しようとして
プリーツとベアリングで 関節部分をデザインしましたが
ぎこちなく不自然な動きに なってしまいます
宇宙服で動くには
まず宇宙服の内部に接触するまで 体を動かさなくてはなりません
その後ようやく宇宙服自体が 動き始めるのです
手を上げて頭を触るにも
こんな風にできません
宇宙飛行士は肩を大きく回して
肘を曲げることで ヘルメットに触ることができます
地球上にいてもどのように動かすか 覚えているだけでも大変です
宇宙船の外でたった一人で
時速２万７千kmで飛行しているなら なおさらです
サイズも大きな問題です
2019年の3月
NASAは初の女性だけの船外活動を 中止せざるを得ませんでした
宇宙服のサイズが搭乗員に合わず
時間的な制約があったため
適切なサイズの別の宇宙服を 軌道上で組み上げることもできませんでした
与圧とフィットに問題があるため
宇宙服の中で作業を行うたびに 打撲してしまうのです
そこで私は より優れた宇宙服のデザインに 自分のキャリアの全てをささげています
最初のステップは 宇宙服内部での 人間の動きを知ることです
外側から見るだけでは
宇宙飛行士がなぜ どのように 怪我を負うのかは判りません
そこでコロラド大学ボルダー校の 学生と一緒に
装着型センサーを開発しています
宇宙服内部で
人間の動きと宇宙服との相互作用を 測定するのです
このデータを
予測に使えたらと思っています
２百回程度 着用した後も 宇宙服が快適かどうか あるいは
怪我の原因にならないかを 予測するのです
人類が火星の表面に 最初の１歩を踏み出す時
ブーツが最初に接触します
宇宙飛行士が宇宙服で歩くことは
月面で1972年のアポロ飛行士以来 ありませんでした
ブーツも与圧されていますので 足もブーツ内で固定されていません
自分の足よりも何サイズも大きい ハイキングシューズを
履いているようなものです
一歩踏み出すたびに
かかとが浮き上がり
マメやエネルギーの浪費や ぎこちない動きの原因になります
つまり
ハイキングでマメができると ハイキングが台無しになるだけです
火星表面でマメができると
作業が困難になります
マメ以上の痛みを 伴うことになります
ある宇宙飛行士が ブーツの問題を訴えました
ナイフで切られたような 痛みを感じたそうです
より良い宇宙服用ブーツを デザインするために
学生の１人 オービーは 歩いている間の足の形を測定する
四次元モーションキャプチャー装置を 作りました
このデータにより
ブーツの中の足のフィット具合を デザインし直す計画で
宇宙飛行士が探査を より広く より深くできるようにします
しかし本気で火星用の宇宙服を 大改革したいのなら
現在とは根本的に異なる方法で 身体を保護する必要があります
火星仕様の宇宙服の解決策は
ポール・ウェッブ博士が 1960年代に 最初に提唱した
肌に密着する弾力性のコンセプトに 依存すると思います
MCP（機械的な与圧）という概念を使い
膨張させた着衣を使う代わりに
肌に対する圧力を
宇宙服自体が身体に密着する形で 作り出します
残念ながら この方式の宇宙服は 主流にはなりませんでした
その理由は
人体の複雑な形状に沿って 与圧することが困難だからです
たとえばわきの下などです
大学院生の時に アドバイザーが私をイタリアに送り
オートバイのレーシングスーツをデザインする ダイネーゼという会社と協力しました
そのアドバイザーは言いました
「これまで会ったことのない 最高のデザイナーたちだよ
彼らのデザインの技量と あなたの工学の技量を組み合わせて
MCP式宇宙服のプロトタイプを 作ってほしいんだ」
そういう訳でイタリアに出向きました
その夏の経験は それまで技術者として得た中でも
最も創造的で感動的なものでした
毎日 ステファーノと私は 新しい宇宙服のプロトタイプを手早く作り
試験をしてはデザインを変更して
MCP式宇宙服に 日々近づいていきましたが
宇宙飛行に耐えられるには まだまだ先のようでした
それ以来 友好的なチームとして 協働しています
MITやミネソタ大学
オーストラリアの ロイヤルメルボルン工科大学
デビット・クラーク社 NASAなどからの仲間のチームで
デザイン上の課題の 追及を続けています
私の研究室では 今
MCPを宇宙服に利用するには どうすれば良いかの思考に挑んでいます
MCPまたはガス与圧の 一方を選択するのではなく
両方選択してはどうでしょう？
もしデザイン上の課題を半減出来たら
たとえば密着式弾力層で 圧力の50%を与え
今使っている従来型のガス与圧式宇宙服で 残りの50%を与圧できたら
硬くこわばるのを軽減しながら 宇宙飛行士を保護することができ
冗長性の観点でより安全になります
そのような宇宙服が
有人火星ミッションを可能にします
私が生きている間に
火星表面を歩行する人類の姿を 目にする幸運に恵まれると信じます
しかしこのような規模のミッションを 実行に値するものにするには
宇宙飛行士の安全を 確保する必要があります
そして 確実に探査や科学活動を
日々続けられるようにしなければなりません
象徴的な新しいデザインの 宇宙服を考え出す時が来たのです
ありがとうございます
（拍手）