画期的な宇宙保護材料:3Dプリントされたハイドロゲルが宇宙飛行士の「第二の皮膚」となることが期待される

画期的な宇宙保護材料:3Dプリントされたハイドロゲルが宇宙飛行士の「第二の皮膚」となることが期待される
広大な宇宙において、致死的な放射線の脅威は常に宇宙探査にとって最大の課題となってきました。 2025年2月、アンタークティックベアは、ベルギーのゲント大学の研究チームが革新的な放射線防護材料である3Dプリントハイドロゲルを開発していることを欧州宇宙機関が明らかにしたことを知りました。この技術は、人類の深宇宙探査の安全防護システムを一変させる可能性があります。



背景 宇宙放射線の致命的な脅威は私たちが想像するよりもはるかに深刻です。地球の表面では、人間は大気と磁場の二重の防御に頼っており、年間約2.4ミリシーベルトの宇宙放射線にさらされるだけですが、国際宇宙ステーションの宇宙飛行士は、地球表面が1年間に浴びる放射線量に相当する放射線量を毎日浴びています。火星へのミッションが実行されれば、往復で浴びる放射線量は1,200ミリシーベルトに達し、これは胸部X線撮影6万回分に相当する。この高エネルギー粒子の流れは精密機器を損傷するだけでなく、人体の細胞に浸透し、遺伝子変異、がん、その他の健康リスクを引き起こす可能性があります。

従来の保護ソリューションはさまざまな困難に直面しています。水による保護を例に挙げてみましょう。水分子内の水素原子は放射線粒子を効果的に遮断できますが、実際の応用には致命的な欠陥があります。たとえば、かさばる貯水装置は宇宙飛行士の柔軟性に深刻な影響を与え、液体の水の不均一な分布は保護の抜け穴につながります。容器が損傷すると、電子機器が危険にさらされます。これらの技術的なボトルネックにより、深宇宙探査のペースが深刻に制限されます。



研究内容 ゲント大学のチームが開発した超吸収性ポリマー (SAP) 技術は、革新的なソリューションを提供します。この素材は、自重の数百倍の水を吸収し、安定したハイドロゲル構造を形成します。その動作原理は、子供のおもちゃ「吸水膨張ボール」と似ており、乾燥すると軽くて持ち運びやすく、水を吸収すると緻密な保護層を形成します。実験データによると、 3Dプリントハイドロゲルの水分含有量は99%と高く、水素原子密度は従来の材料の3倍以上であり、放射線遮蔽効果が大幅に向上しています。


△ハイドロゲル膨張のタイムラプス撮影。1.5時間のプロセスを6秒で表示

プロジェクトリーダーのピーター・デュブリュエル教授は次のように指摘した。「ハイドロゲル技術の素晴らしさは、日常を魔法のように変えることです。私たちが毎日使っているコンタクトレンズやおむつにも、同様の材料が使われています。チームは、医療分野の生体適合性技術を宇宙防衛ソリューションに巧みに転換しました。」


△3Dプリントハイドロゲルスペースシャトルと月面の宇宙飛行士

研究によれば、この材料は優れた放射線吸収能力を持つだけでなく、その独特のチキソトロピー性により、損傷時に亀裂を自動的に塞ぐことができ、宇宙飛行士に貴重な緊急対応時間を稼ぐことができることが分かっています。

技術革新により、さまざまな応用の可能性が生まれます。

カスタマイズされた保護具: 3D プリント技術により、人体にフィットする保護ライニングを製造でき、従来の船外宇宙服の重量を 40% 削減できます。

インテリジェント宇宙ステーション保護層:居住キャビンの主要エリアに展開して動的保護マトリックスを形成できます。

深宇宙探査機防護システム:水循環装置と連携し、再生可能な放射線遮蔽層を構築

月面/火星基地建設:全天候型保護を実現する建築材料として居住キャビン構造に統合

欧州宇宙機関の材料専門家、マルガリータ・ホリンスカ氏は「この技術の真の価値は持続可能性にあります。私たちは、ハイドロゲルを宇宙船の保護や生命維持システムに再利用できるように、水のリサイクルシステムを開発しています」と強調した。現在、研究チームは模擬宇宙環境での材料安定性試験を無事完了しており、2026年までに大規模生産を達成することを目標に、3Dプリントプロセスの最適化に取り組んでいる。

概要<br /> ベルギーからのこの革新的な進歩は、火星への有人ミッションに希望をもたらすだけでなく、新世代のインテリジェントな保護装置の誕生にもつながる可能性があります。技術が成熟するにつれ、将来の宇宙服は「第二の皮膚」のように軽くて体にフィットするものとなり、人類はより遠く、より安全に星や海への旅に出られるようになるかもしれない。

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