NEOの採掘：レアメタルの供給を支えるために
今後10年間に人類が直面する最大の技術的問題は、レアアースなどの利用可能な資源の数である。人口が増加し続け、電気自動車、バッテリー、携帯電話、その他の携帯機器などの技術用途にレアアース金属が使用されるようになると、これらの製品を作るために必要な資源の需要は、既存の供給ラインと金属の世界的埋蔵量を圧迫する。これらの希少金属や希少化合物の使用が劇的に増加すれば、地球上から完全に除去されることになる（Hayes, 2020）。いくつかの解決策は、リサイクルの効率を上げること、あるいはそもそもバッテリーなどのレアアース製品の効率を上げることで、これらの製品を作るために必要な材料を少なくすることである。これらの解決策は今すぐにでも実現可能である。とはいえ、これらの解決策だけでは、レアアースの供給を長期的に維持することはできない。先端技術を構築するための材料を供給するとともに、技術開発を維持する可能性が最も高い解決策は、地球近傍天体（NEO）の採掘という進歩的な解決策を必要とする。
NEOの採掘は、一般に小惑星採掘と呼ばれている。小惑星帯には、そして地球軌道の近くにも、高度な技術社会に必要な物質を含む小惑星などが通過している。最も価値があるのは、主に金属からなるM型小惑星である。これらの金属小惑星は、鉄・ニッケル物質で構成されていることが多い。いくつかの小惑星は、コバルト、金、プラチナなどの他の貴重な金属も含んでいると考えられている(Lewis, 1998),(Elvis, 2021)。特にリチウムイオン電池の使用においては、高品質のニッケルとコバルトが電池の機能に必要である。地球上では、これらの材料は世界の特定の地域に限られており、しばしば非人道的な、あるいは劣悪な労働条件で生産されている。
NEOのもうひとつのカテゴリーは、水を含むものである。地球では、国連は今後10年の終わりまでに人口が85億人に増加し、4分の3にあたる10億人が増えると予測している（United Nations, 2015）。同様に、カステロ（2021年）は、地球表面の70％が水であり、淡水はわずか3％であることを明らかにした。アクセスできない淡水をすべて考慮すると、使用可能で飲用可能な水はわずか0.4％に過ぎない。残りの0.4％は、2030年までに85億人になると予測される人口に分配される。先に述べたように、NEOの中には水を含んでいるものがあり、密閉された空間で熱を加えるような単純な技術でも、豊富な水を放出することができる。この水は、脱水症状や干ばつ、地球での水の配給を避けるために分配することができる。
とはいえ、このような技術やインフラを開発するのは容易ではなく、安くも早くもないことを断っておく必要がある。とはいえ、人類の生存と発展には不可欠なものだ。金属、水、その他の必要不可欠な化合物の流入は、建設、航空、自動車、再生可能エネルギー、その他地球上で必要とされるほとんどすべての産業など、技術や食料以外の産業へのストレスを軽減する。
これらの材料は入手しやすくなるだけでなく、結果として安価になる。例えばエネルギー貯蔵では、クラス1のニッケルを大量に含む小惑星が採掘されれば、バッテリーの価格が大幅に下がり、その節約分は消費者に還元されるはずだ。このトリクルダウン効果によって、エネルギー貯蔵や電気自動車がより身近なものになるだろう。建物用の鉄鋼や車体用のアルミニウムのような単純な用途であっても、生産コストは大幅に下がるだろう。
宇宙産業の近代化が意図せざる結果としてもたらすのは、軌道上や月面で小惑星を捕獲・採掘したり、地球に輸送したりするためのインフラを構築することである。このインフラは宇宙産業を発展させる。より少ない財政投資でより多くの人々が宇宙にアクセスできる環境を作ることで、宇宙で採掘された金属は、新しい軌道上の宇宙ステーションや月面コロニーの建設資材となる可能性がある。このような新しい構造物は、材料の採掘と精製を助けるだろう。その結果、地球から飛び立つロケットはより小さく、より多くの乗客を乗せることができる。なぜなら、地球からではなく宇宙から調達した建築資材を使うことで、地上から運ぶ貨物の必要性が減るからだ。さらに、軌道に到達するのに必要な燃料の量を減らすことで、コストも最小限に抑えることができる。より多くの乗客を乗せ、より少ないペイロードで、より少ない燃料のロケットは、軌道打ち上げにかかる1人あたりのコストを急落させることになる（Weinzierl & Sarang, 2021）。鉱山会社は、基地や軌道ステーションを建設する際、他の太陽系内ミッションの機会を提供することで、開発コストを相殺することができる。火星や太陽系内の他の場所へのミッションは、これらの港の建設によって実現可能になるだろう。
このアイデアは野心的であり、容易なものではないが、人類が次の世紀を生き抜くためには、NEOの採掘とその先の採掘に取り組まなければならない。レアアース（希土類金属）と水を証明することで、生活の質を落とすことなく80億人、あるいは90億人が持続可能な地球環境を作ることができる。建築材料へのアクセスが増えれば、新しい建物やインフラの開発や建設がより安価になる。最後に、小惑星採掘は人類が安全な太陽系内種になるための分岐点であり、その結果、太陽系を通じて人類の生活のポケットを提供し、地球という惑星に深刻な外傷が発生した場合に、より安全な種を生み出すことになる。
参考文献
Castelo, J. (2021, March 6). 地球上の飲料水の割合は？ World Water Reserve. https://worldwaterreserve.com/water-crisis/percentage-of-drinkable-water-on-earth/.
Elvis, M. (2021). 小惑星：Asteroids:How love, fear, and greed will determine our future in space.Yale University Press.
Hayes, C. (2020, September 14). 原料がなくなったらどうなるのか？ RSS. https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/09/what-will-happen-when-the-raw-materials-run-out/。
Lewis, J. S. (1998). Mining the sky：Mining the sky:Untold riches from the asteroids, comets, and planets.Addison-Wesley.
United Nations.(2015). Population 2030: Demographic challenges and opportunities for sustainable development planning.United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/trends/Population2030.pdf.
Weinzierl, M., & Sarang, M. (2021, February 12).商業宇宙時代の到来。Harvard Business Review.https://hbr.org/2021/02/the-commercial-space-age-is-here.
注：この論文は、スタンフォード大学先端材料カレッジ奨学金2021への応募論文である。
