“月面農場”実現へ 千葉大学に“宇宙園芸研究センター”

「宇宙園芸研究センター」が誕生

千葉県松戸市にある千葉大学松戸キャンパス。緑豊かなこのキャンパスには、国立大学として唯一の「園芸学部」があります。その松戸キャンパスにことし1月、「宇宙園芸研究センター」が設立され、5月17日に開所式が開かれました。式典には、中山俊憲学長やセンター関係者をはじめ、JAXA＝宇宙航空研究開発機構など学外の関係者も集まり、設立を祝いました。

活発化する月探査計画

アメリカのアポロ11号が1969年7月に人類初の月面着陸を成功させてから間もなく54年。このところ、国内外で「月」をめぐる話題が続いています。ことし4月には日本のベンチャー企業のispace（アイ・スペース）社が無人着陸船による月面着陸に挑みました。残念ながらあと一歩のところで、世界初の民間による月面着陸は成功しませんでしたが、月面探査がより身近に感じられた瞬間でした。

いま、アメリカを中心に、日本も参加する国際的な月の探査計画「アルテミス計画」が進んでいます。計画では、人類を再び月に送ることにとどまらず、月面などに人類が長期間、滞在・居住することも想定されています。さらに計画の延長線上には、火星への有人探査も視野に入っています。またロシアや中国などもアルテミス計画とは別に月などの探査計画を進めていて、宇宙探査は今後、さらに活発になると見られます。

欠かせない“食料確保”

人が生きていくためには水と食料が必要です。地球を周回する国際宇宙ステーションは高度が400キロ程度と“低軌道”のため、食料はほぼ全てロケットで運んでいますが、月は地球からおよそ38万キロも離れています。地球から運ぶとなると重さ1キロあたり1億円にも上るとされる高額な費用がかかるのです。このため、地球から大量の食料を運ぶことなく、新鮮な食料を“現地”でどう確保するか、各国で研究が進んでいるのです。

一方、水については当面は地球から持ち込むことが想定されているということですが、月の北極や南極の地下などに存在するとみられることから、今後、資源量や利用の方法などの調査が行われることになっています。

月面は過酷な環境

月面上は、よく知られるように地球上のおよそ6分の1の低重力の世界です。また、自転周期が27日あまりあるため、昼間が2週間ほど続いた後、夜が2週間ほど続きます。さらに、大気も磁場もほとんどないため、宇宙からの強力な放射線や隕石がそのまま降り注ぐうえ、月面の温度は太陽光が当たる昼は摂氏110度、逆に夜は摂氏マイナス170度まで下がり、温度差が300度近くに達するとされるなど、極めて過酷な環境なのです。

千葉大の「強み」を生かす

このため、月面に「農場」を作る場合は、地下や堅牢な施設内に人工的な植物工場を作ることが想定されています。実は、千葉大学園芸学部では従来から植物工場の研究を盛んに行ってきました。
特に、密閉された空間のなかで、LEDによる人工の光と土を使わない水耕栽培によって植物を育てる「閉鎖系」の植物工場については、世界的にも最先端の研究が行われています。

この閉鎖系の植物工場は、月の地下や宇宙ステーションなどで想定されている食料生産に最適とされています。JAXAでは、植物工場研究の第一人者である千葉大学園芸学部の後藤英司教授を座長としたワーキンググループを設置して、「月面農場」の実現に向けた検討を行い、2019年に報告書にまとめています。今回の「宇宙園芸研究センター」は、今後の宇宙開発の広がりや「月面農場」の機運が高まるなか、千葉大学の強みを生かそうと設立されたのです。

センターでは何を研究？

「宇宙園芸研究センター」では、以下の大きく3つの部門で研究が進められます。 

このうち1つめの「宇宙園芸育種研究部門」では、月面や宇宙といった特殊な環境下でも安定して生育する、いわば宇宙専用の品種開発を目指します。月などの植物工場でつくる野菜類は、人間に必要な栄養素がとれ、栽培や利用もしやすいという観点から、現時点ではイネ、サツマイモ、ジャガイモ、ダイズ、それにトマト、キュウリ、イチゴ、レタスのあわせて8種類が候補として検討されています。研究ではこれらの野菜について、重力や気圧の低さ、強い放射線といった特殊な環境に対して発芽や生育がどうなるか、どう改良できるかなどを調べます。
また、高さや広さに限りがある植物工場で育てられるよう、背丈が低くなる「矮性（わいせい）」で、密集栽培できる品種や、成長が早く、味や収穫量、栄養面でも優れた品種を、ゲノム編集の技術なども活用して開発することにしています。少ない水でも栽培できる節水型品種の開発も求められています。

2つめの「高効率生産技術研究部門」では、月面などでの植物工場で効率よく野菜を生産するための技術開発を目指します。人が手をかけなくても種まきから生育、収穫まで一貫して栽培できるよう、無人化や遠隔化の技術が必須とされ、松戸キャンパス内にある実験用のイネの植物工場では、室内の温度や湿度などを自動で調整する「遠隔監視制御技術」の実証実験が行われています。

また、植物の花は咲いた後に受粉が必要ですが、一般的なハチなどの昆虫や人の手による受粉は月面や宇宙では難しいと想定されています。解決策として機械やロボットを使う方法などが検討されていますが、松戸キャンパスでは、ミニトマトの植物工場内に制御された風を送って花を揺らし、受粉させる方法の研究を進めています。

3つめの「ゼロエミッション技術研究部門」では、月面や宇宙という限られた空間の中でできる限りエネルギーや物資を無駄にせず、再利用して循環させるシステムの構築を目指します。植物を食べた後の残りかすや人の排泄物などを、微生物などを使って高い効率で分解し、植物の肥料として再利用する資源再生システムを開発するということです。

“地球上の課題”にも

宇宙園芸研究センターの研究で得られる知見や技術は、宇宙だけでなく、地球上の食料生産の課題解決にも役立つと考えられています。今、地球上では温暖化などによる気候変動で気温の上昇や雨量の変化などが起き、従来通りの農業ができなくなる事例が増えています。こうした中で、宇宙の環境に適応する品種の開発は、乾燥や高温、低温地域など地球上のさまざまな環境にも対応する新たな作物の開発や育成につながると考えられています。また、宇宙に対応した植物工場の技術開発も、地球上のあらゆる場所での食料生産や増産につながり、ゼロエミッション技術は地球上でのリサイクル技術や肥料資源の活用につながると期待されています。

取材後記

火星の有人探査を舞台にしたアメリカのSF映画「オデッセイ」を見た方も多いのではないでしょうか。この映画では、火星にただ1人取り残されてしまったマット・デイモン演じる主人公が、火星の基地内でジャガイモを育てて食料を確保するシーンがあり、強い印象を受けました。今回の「宇宙園芸研究センター」が目指すのも、まさにこの映画が描いたのと同じ、現場での食料確保です。宇宙探査という最先端の活動でも、人が生きていく以上、まずは食べ物の確保が最優先事項なんだなと、今回の取材を通して改めて実感しました。