ホンダとJAXA、月面探査で太陽光・水から酸素・電気を製造する循環システム

HondaはJAXAと、月面探査車両の居住スペースとシステム維持に電力を供給するための「循環型再生エネルギーシステム」について研究開発契約を締結した。ホンダはJAXAから委託を受ける形で概念検討を行ない、2023年度末までに初期段階の試作機である「ブレッドボードモデル」を製作する。

循環型再生エネルギーシステムとは、ホンダ独自の「高圧水電解システム」と「燃料電池システム」を組み合わせたもので、太陽エネルギーと水から継続的に酸素・水素・電気を製造することを想定している。ホンダは2020年11月にJAXAと循環型再生エネルギーシステムの共同研究協定を締結し、月面での活用に向けた研究を進めてきた。

米国が提案し、日本も参加する国際宇宙探査プロジェクト「アルテミス計画」では、2020年代後半に長期の有人月面探査が計画されている。長期探査のために人が月に滞在する場合、「月面探査車両を走らせる電力」と、「車両内で人が生活するための電力」が必要となる。

月面で最も日照割合が少ない地域では、14日間の昼と14日間の夜が繰り返し訪れる。車両内で人が生活するための電力については、太陽が出ている昼の間は太陽光発電で発電し、居住スペースに電力を供給できるが、太陽が出ない夜の間は、別の方法で電力を確保する必要がある。

蓄電池を月面に持ち込み、太陽光発電で作った電気をためておく方法もあるが、そのために必要な大量の蓄電池を地球から月へ持ち込むには輸送コストがかかりすぎるという問題がある。

そこで電力を賄う方法として、蓄電池よりコンパクト・軽量なホンダの循環型再生エネルギーシステムに白羽の矢が立った。

循環型再生エネルギーシステムの仕組み

循環型再生エネルギーシステムは、ホンダ独自の高圧水電解システムと燃料電池システムを組み合わせたシステムで、太陽エネルギーと水から継続的に酸素・水素・電気を製造する。月面で使用する場合、昼の間に太陽光発電で発電した電気を使って高圧水電解システムで水を電気分解し、酸素と水素を製造してタンクにためておく。夜になったら、酸素と水素を使って発電し、居住スペースに電力を供給する。

ホンダの高圧水電解システムは、通常必要とされる水素を圧縮するためのコンプレッサーが不要なためコンパクトなのが特徴。また、循環型再生エネルギーシステムは蓄電池よりも質量あたりのエネルギー密度が高いため、同じ量のエネルギーを蓄えておくために必要な質量が蓄電池より小さくなる。これらにより、循環型再生エネルギーシステムは宇宙輸送において大きな課題である積載容量・質量の低減化にも貢献するという。

水と太陽エネルギーさえあれば酸素と水素を作ることができるため、酸素は有人拠点で活動する人の呼吸用として、水素は月面を離発着する輸送機の燃料として活用が可能。地球上で使用する場合は、地上に降り注ぐ太陽エネルギーと、豊富な水資源を活用して発電する、カーボンニュートラルなエネルギー供給手段にもなりえる。

まずは宇宙での活用を目指して循環型再生エネルギーシステムの研究開発を進めるとともに、2050年のカーボンニュートラル実現を目指して、技術を地上へもフィードバックしていく方針。