宇宙空間でモノを作るという、まるでSF映画のような世界が、いま目の前で現実のものになろうとしています。ドイツのスタートアップ企業であるオービタル・マター社が、小型衛星レプリケーター2に搭載した3Dプリンターを使って、宇宙の真空環境下で長さ50センチメートルの硬質なビームの造形に成功しました。宇宙機が自ら飛行しながら、その外で構造物を3Dプリントしたのはこれが世界で初めての快挙です。これを聞いただけで、ガジェット好きやテクノロジーに魅せられた人なら、思わず胸が熱くなってしまうのではないでしょうか。人類はついに、地球の外で自らの手足となる構造物を生み出す能力を手に入れ始めたのです。
■宇宙開発の歴史を塗り替える真空でのモノづくり
これまで、宇宙空間における構造物の構築といえば、ロケットの限られたフェアリングの中に小さく折りたたんで詰め込み、宇宙に出てからパラシュートを開くように展開するという手法が主流でした。しかし、この展開式というアプローチには常に限界がつきまといます。どれほど巧妙に折りたたんだとしても、物理的なスペースの制約からは逃れられませんし、何より可動部分が増えれば増えるほど、メカニカルな故障のリスクが高まります。宇宙という過酷な環境で一度展開に失敗すれば、取り返しのつかない致命傷になりかねません。
さらに、国際宇宙ステーションの内部などでは、これまでも微小重力下での3Dプリント実験が行われてきましたが、それはあくまで気圧や温度が保たれた加圧環境の中での話でした。宇宙空間そのもの、つまり極限の真空であり、強烈な太陽光によって温度が激しく変動する過酷なオープンスペースで、プリンターを直接稼働させることなど不可能だと長年考えられてきたのです。オービタル・マター社が成し遂げたのは、まさにその常識を打ち破る暴挙であり、最高にクールなエンジニアリングの勝利です。
■光る樹脂が宇宙で描く未来の骨組み
彼らが開発したプリンターの仕組みは、一見すると地上にある一般的な熱溶解積層方式の3Dプリンターに似ていますが、その中身と環境適応能力は全く異なります。樹脂のコイルをノズルから押し出し、宇宙空間に満ちる強烈な紫外線や、あるいは搭載された硬化用のライトを利用して瞬間的に硬化させ、円筒形の頑丈なビームを作り上げていく仕組みです。この方法であれば、あらかじめ重い金属の骨組みを何本も積み込んでおく必要はなく、必要な分量の樹脂原料だけをコンパクトに積んでおけば、軌道上で無限とも言える長さの構造物をニョキニョキと生み出すことができます。
レプリケーター2には4台のプリンターが搭載され、宇宙という未知の環境でテストが行われました。うち1台こそトラブルで失敗したものの、残りのプリンターがしっかりと稼働し、生み出されたブームによって柔軟な太陽光パネルをピンと展開することに成功しました。この結果は、単に一本の棒を出力できたというだけに留まりません。宇宙空間で動的な構造を作り出し、それを実際のミッションに利用できるという確かな証拠を、人類が初めて手に入れた瞬間なのです。
■なぜ今、宇宙でプリンターを回す必要があるのか
私たちが日々享受しているインターネットや位置情報、気象観測などの恩恵は、多くの人工衛星によって支えられています。そして今、AIの急激な普及やビッグデータの処理に伴い、宇宙空間にもデータセンターを構築しようという壮大な計画が持ち上がっています。宇宙にデータセンターを作る最大の理由は、太陽エネルギーを遮るものがない環境で大量の電力を作り出せることと、極寒の宇宙空間をヒートシンクとして利用できる効率的な冷却のメリットにあります。
しかし、それを実現するためには、衛星自体がこれまでにないほど巨大でなければなりません。膨大な電力を生み出す巨大な太陽光パネルが必要であり、サーバーを冷やすための広大なラジエーターも不可欠です。これらを従来の折りたたみ式で打ち上げようとすれば、巨大なロケットを何機もチャーターしなければならず、コストの壁に阻まれてしまいます。ここで宇宙用3Dプリンターが登場します。コンパクトに打ち上げた小さな衛星が、宇宙空間に出た途端に自らムカデのようにビームを吐き出し、自律的に巨大な構造物を組み上げていく。これさえできれば、ロケットのペイロード制限という長年の呪縛から完全に解放されるのです。
■不確実性を楽しむアプローチと圧倒的なスピード感
オービタル・マター社の開発スタイルには、現代の最先端テクノロジー企業らしい、リスクを恐れない強気な姿勢と知性が満ちあふれています。彼らの最高技術責任者であるロバート・イジナツィン氏は、地上でのシミュレーションやテストに何年も費やすよりも、実際の軌道上で実際にプリンターを動かし、そこから得られたリアルなデータをもとにソフトウェアをアップデートしていく方針をとっています。地上でどれほど完璧な真空チャンバーを作ろうとも、本物の宇宙空間にある微小重力、放射線、熱サイクルのすべてを完全に再現することは不可能です。だからこそ、まず飛ばしてしまえというアプローチは、エンジニアとしてのロマンと合理性が最高の形で融合した結果だと言えます。
失敗を恐れず、宇宙という究極の実験場でアジャイルに開発を進める。このスピード感があるからこそ、設立からわずか数年のスタートアップが、欧州宇宙機関や大手衛星メーカーを巻き込んだ巨大なプロジェクトを動かすことができているのです。失敗した1台のプリンターから得られたエラーログや教訓こそが、次のミッションを成功させるための最も価値のある資産となります。
■100メートルのビームが切り拓く圧倒的なスケール
今回成功したのは50センチメートルのビームですが、これはほんの始まりに過ぎません。搭載する樹脂の量を増やせば、エンジニアたちは将来的に100メートル規模のブームを製造することも十分に可能だと見積もっています。現在、イーロン・マスク率いるスペースXが打ち上げている巨大なスターリンクV2衛星ですら、その太陽光パネルの長さは20メートル程度です。もし100メートルを超える構造物を宇宙で直接プリントできるようになれば、衛星の規模や能力は文字通り次元の違うステージへと突入します。
彼らはすでに次のステップを見据えており、2028年の打ち上げに向けてさらに大型化したプリンターの開発を進めています。次のミッションでは、より大きな衛星にこれを搭載し、5キロワットの電力を生成できる太陽光パネルの展開テストを予定しています。さらにその先には、2030年までに1基あたり100キロワット以上の出力を実現するという野心的な目標が掲げられています。これが現実となれば、宇宙空間における電力のあり方は根本から覆り、これまで電力不足で諦めざるを得なかったような重負荷な宇宙ミッションが一気に現実味を帯びてきます。
■宇宙機に組み込まれるプリンター支援型展開システム
オービタル・マター社が目指しているのは、単体のプリンターを宇宙に打ち上げることだけではありません。彼らが提唱するプリンター支援型展開システム、通称PADSは、太陽光パネルや通信用の大型アンテナを宇宙機に拡張するための標準的なインフラとして組み込まれようとしています。多くの衛星メーカーがこのシステムに強い関心を示しており、将来の標準装備として採用する検討に入っています。
考えてみてください。未来の人工衛星は、自らのボディのなかに樹脂のカートリッジを抱え、宇宙空間を移動しながら必要に応じてアンテナを伸ばし、パネルを広げ、故障した部分があればその場で新しく構造物を補修したり付け加えたりするようになるのです。それはまるで、自律的に進化し、環境に適応する生命体の挙動に非常によく似ています。無機質な機械の塊だった人工衛星が、3Dプリンターという「手」を得ることで、初めて真の意味での自律性を獲得しようとしています。
■私たちが目撃している未来の足音
テクノロジーの進化を追いかけていると、時々、世界がパラダイムシフトを起こす瞬間に出会うことができます。今回のオービタル・マター社の快挙は、間違いなくその歴史の転換点の一つです。SFの世界で描かれてきた、宇宙で自給自足し、巨大な建造物を次々とクラフトしていく文明の姿が、いま目の前で着実に形作られています。
地上に縛られていた人類が、いよいよ宇宙をただの通過点ではなく、活動の拠点、あるいは巨大な工場として使いこなす時代がやってきました。次に夜空を見上げたとき、頭上に浮かぶ無数の星々のなかで、誰にも見えないところで黙々と樹脂を押し出し、未来の宇宙都市の骨組みを作り続けている小さなプリンターがあることを想像してみてください。そう考えると、テクノロジーを愛する者にとって、これほどワクワクする時代はないと心の底から実感できるはずです。私たちが生きているこの現代は、SFがリアルなノンフィクションに変わる、最高の瞬間なのです。
