宇宙ベース経済の未来

経済を上向きに成長させる

SpaceX (SPCX ) のスターシップのテストが増える中、かつてのSF的な宇宙植民の夢が日に日に現実味を帯びてきています。イーロン・マスクは今世紀末に火星への最初のミッション、そして20〜30年後に本格的なコロニーを構想しています。

これは、中国とNASAが永久的な月基地（アルテミス計画）を大々的に計画していることや、EU、インド、ロシアが新たな宇宙ステーションを議論していること、そして急速に拡大している中国のステーションを背景にしています。

現在、宇宙技術と探査は主に科学研究、国家的名声、そしてイーロン・マスクやジェフ・ベゾスといった億万長者の野望によって推進されています。

しかし長期的には、持続可能な宇宙植民は経済的に成立しなければなりません。歴史的に見ても、ヨーロッパのアメリカ大陸への拡大は、コーヒー、カカオ、砂糖といった高付加価値商品の存在が可能にしました。

同様に、規模の大きい宇宙インフラやコロニーの建設には、資金提供者である国家、企業、個人にとって確実な投資回収が必要です。これは、無気圧・放射線が強く、全体的に非常に過酷な環境に挑む人々を納得させるためにも不可欠です。

経済的制約

重力と打ち上げコスト

宇宙ベース経済の根本的な経済事実は、軌道に物を乗せることが非常に高価であるということです…非常に高価です。

地球の重力井戸を克服するには膨大なエネルギーと高度な機械が必要です。特に人や装置を静止軌道（GEO）や月、深宇宙へ送る場合は顕著です。

現在、このような機械はロケットの形でしか存在せず、再利用ロケットが実現したのは最近のSpaceXのおかげです。ロケット以外の打ち上げシステムが長期的にこの方程式を変える可能性がありますが、当面は数十年の中心的制約となります。

SpaceXの再利用ロケットにより、この制約はやや軽減され、米国はここ数年で軌道打ち上げの支配的勢力となりました。

ソース: Our World In Data

この成功にもかかわらず、宇宙へ持ち上げる1キログラムの何でもには数千ドルの追加費用がかかり、仮にSpaceXのスターシップ全艦隊が利用可能になったとしても最低でも+100ドル/kgは見込まれます。

高度な半導体チップや貴重な素材・技術にとってはそれほど影響はありませんが、食料や鋼材といった単純で重い素材は非常に高価になります。

この核心的事実のもう一つの結果は、一度軌道や深宇宙に持ち込んだものはできるだけそこに残したいということです。

したがって、数年にわたるミッションと常時リサイクルは宇宙ベース経済の常識となります。

技術コストと環境

宇宙機器は非常に過酷な環境で動作しなければなりません。極端な低温・高温、完全真空、微小隕石、太陽風、放射線など、すべてが材料に追加の要求とストレスを課します。小さな故障が瞬く間に大惨事へと連鎖する可能性があります。

したがって、すべての装置や機械は通常よりも頑丈で、ほぼ完全に故障防止策が施され、冗長性が高くなければなりません。

これらすべてが費用を伴います。

つまり、宇宙で何かを行うには、地上で行うよりも明確な理由が必要です。さもなければ、経済的に成立しません。

生命維持システム

自動化に大きく依存することになるでしょうが、精度・知能・反応性が求められるため、人間が宇宙経済の大部分を運用・保守する必要があります。

しかし、重いもの、例えば食料を軌道に持ち込むと価格が跳ね上がります。小麦粉1キログラムは+1,000ドル、同様に水1リットルも同額です。空気さえも貴重になります。

一定数以上の宇宙飛行士が軌道にいる場合、持続可能にする唯一の方法は、食料供給の99％を現地で生産し、種子・ビタミン・ミネラル錠剤だけを地球から持ち込むことです。

収益性の高いセクター

宇宙で何かを生産・維持・生存するだけでも高コストです。近い将来もそうでしょう。

持続可能な宇宙ベース経済は、これらのコストを賄うために多額の収入を生み出す必要があります。魅力的な給与を支払い、打ち上げ費用や耐久装置の費用をまかなうために、極めて収益性の高い活動に従事しなければなりません。

そして、宇宙で行うすべてが高価であるため、地上産業と競争力を持つことは難しいでしょう。

それでも、宇宙でのいくつかの活動は急速に莫大な利益を上げる可能性があります。

観光

無重力体験や軌道からの地球観測は、限られた数百人だけが経験した特別な体験です。これが科学愛好家や新たな体験を求める裕福な層にとって非常に魅力的です。

さらに、月での滞在や、21.9km（13.6マイル、72,000フィート）高さの火星火山を7kmの崖まで登る、あるいは土星のリングを間近で見るといった、よりユニークな体験も将来的に解放されるでしょう。

世界の観光産業は少なくとも7.7兆ドルと推定されています。宇宙観光に特化したラグジュアリー観光は1.9兆ドルと見積もられています。

もしこの市場のたった1％が宇宙観光に費やされたとしても、190億ドル規模です。Falcon Heavyの打ち上げコストが9,000万ドル（将来のスターシップはさらに低コスト）であることを考えると、観光だけで年間数百回の打ち上げを賄えるでしょう。

初期の宇宙ベース経済において、最も活発なセクターになる可能性が高いです。

他のセクターが発展し、ノベルティが薄れたときには後退するかもしれません。オリンポス山に初めて登ることは計り知れない価値がありますが、3,489番目の登頂者はそれほど興味深くありません。たとえエベレスト遠征に30,000〜200,000ドルが必要でもです。

前回の記事「The Future Martian Economy」で述べたように、観光は地球近傍から始まり、やがて火星コロニーの主要な「輸出」産業になる可能性があります。

亜軌道高速フライト

大気圏内の飛行は空気抵抗と加熱が制限要因です。これが商業的な超音速旅客輸送が実現しなかった主な理由です。

しかし、マッハ10〜20で大気圏上空を飛べれば、ロンドンからシドニーまで1〜2時間で到達可能です（参照）。

同様の速度は軍事面でも大きな関心を集めており、米国防総省がSpaceXに超高速軍事輸送システムの開発を委託しています。

“C-17のペイロードを地球上のどこへでも1時間未満で移動できると考えてみてください。その速度が貨物や人員輸送に与えるインパクトを。” — 元USTRANSCOM司令官 スティーブン・ライオンズ将軍

宇宙通信

ほぼ推測の域を超えて、SpaceXのStarlinkは高速・低遅延の衛星インターネットネットワークとしてすでに実現しています。

Starlinkはすでに300万人の加入者を抱え、66億ドルの収益が見込まれています。

他の企業や国家も低軌道（LEO）インターネットコンステレーションの構築を検討しており、ロシア、中国、Amazon、OneWebなどが参入 (AMZN ) しています。

Starlinkは軌道上の衛星総数の60％を占め、初の大規模宇宙インフラプロジェクトです。

ソース: Reddit

政府プロジェクト

前述の通り、これだけでは自立した宇宙経済の基盤にはなりません。しかし、国家的名声、国家安全保障、基礎研究予算は初期宇宙企業の重要な収入源となります。

例えば、月の裏側に電波望遠鏡を建設する国際プロジェクトだけでも、数年間にわたり月経済を実質的に補助するでしょう。

ソース: NASA

防衛産業も同様に重要です。例えば、SpaceXは軍事版Starlink「Starshield」の開発噂があります。

宇宙エネルギー

通信と観光に続き、エネルギー生成は世界経済の絶対的な大セクターです。

我々の文明のエネルギー需要は、再生可能エネルギーと原子力の組み合わせで炭素フリーにまかなえる可能性があります（「Our Future Energy Mix」で議論）。

代替案として、軌道上または月面で太陽光を収集し、地球へビームで送る方法があります。これは2035年以降でなければ規模化は難しいでしょう。

もし競争力のあるエネルギー生成手段となれば、電力販売、保守・リサイクルサービスと合わせて、宇宙コロニーの中核産業になるでしょう。

ソース: Space Solar

詳細は「Space-Based Energy Solutions For Endless Clean Energy」で解説しています。

小惑星採掘

宇宙での作業は、特に低重力環境では複雑です。

無重力下では液体が漂い、粉塵や粉末が問題となり、火災は通常よりも危険です。こうした条件下での製造は困難です。

しかし、重量が無いことが大きな利点となる産業があります。それは、何千トンもの岩石を移動させて貴重鉱物を抽出することです。

地上での採掘コストは、岩石を掘り出し、運搬し、粉砕して数キロや数グラムの有用金属を得るまでの手間が大きいです。さらに、地球上の金属は深部に埋もれており、地表に出てくるのはごく一部です。

小惑星はこの点で例外です。多くは金属が豊富で、実際に太陽系の小惑星帯の約8％が金属リッチ（M型）小惑星です。全帯の質量は2.4×10^21トンで、膨大な金属資源が存在します。

ソース: ESA

地球上では金やプラチナの採掘は2〜4kmの深さまで掘りますが、たった1つの小惑星、16 Psycheは直径200kmの金属塊で、現在の価格で10〜700クインティリオンドル相当と評価されています。

この活動が宇宙ベース経済全体を上回る収益性を持つことは容易に想像できます。

現地利用

小惑星採掘のもう一つの利益は、宇宙作業への基本資源供給です。

水、鉄、シリコン、リチウム、ニッケルなどを地球から持ち込むコストは極めて高いです。代わりに小惑星や彗星を利用してこれら資源を宇宙工場や入植者に供給すれば、地球輸入に比べてはるかに競争力があります。

宇宙製造（ジェフ・ベゾスのビジョン）

イーロン・マスクが火星コロニーに注力する一方、宇宙レースのもう一人の億万長者、ジェフ・ベゾスは数兆人が巨大宇宙ステーション（O’Neilシリンダー）に住む未来を夢見ています。

このシナリオでは、宇宙ベース経済が人工的なミニ惑星を次々に建設し、数十億人を収容し、地球の生物圏から離れた軌道上に汚染重工業を移転させます。

ソース: Blue Origin

最終形態かもしれませんが、実現は我々の生涯では難しいでしょう。理由は二つあります。

まず、小惑星採掘が大規模産業にならなければ、O’Neilシリンダーの技術や原材料は手の届かないものです。

次に、O’Neilシリンダーが実現しない限り、宇宙での大量製造は宇宙船、衛星、支援インフラ以外では競争力がありません。

もちろん、例えば環境規制がさらに厳しくなると状況は変わるかもしれませんが、炭素税が世界的に適用される見通しはなく、産業活動へのさらなる制約はすぐには起こりそうにありません。

一部の製造は宇宙での実施が有利です。特に高性能光ファイバーの製造や、医薬品・化学品は微小重力条件で利益が得られます。ただし、重工業は当面は地球上に留まるでしょう。

計算・知識経済

物理的な製品を重力井戸上下に運ぶと価格は必ず上がります。したがって、海上貿易がもたらすようなサプライチェーンの激しいグローバリゼーションは、宇宙旅行が主流になるこの世紀では実現しにくいです。

しかし、データ転送はこの制約を受けません。特に地球軌道や月面など近距離間の通信は容易です。宇宙は極低温環境でもあるため、冷却が容易です。

これにより、エネルギー集約型計算タスクに最適な場所となります。AI、量子コンピューティング、VRが経済の中心になる中、宇宙ベースの計算はコロニーの新たな収益源になるでしょう。

同様に、科学者、作家、その他データ駆動型の専門家は、物理的製品の制約を受けずにサービスを輸出できます。

メガプロジェクト

宇宙産業の多くは、エネルギー、貴金属、ハイテク製品、計算サービスを地球に販売して短期的利益を上げることが期待されています。

しかし、全く新しい惑星規模の不動産が目的になる可能性もあります。特に各国や文化圏が激しく競争すれば、アメリカ大陸の植民や「アフリカ争奪戦」のように、ナショナリズムが主導する大規模入植が起こり得ます。

このような状況では、軌道到達コストを大幅に下げるメガプロジェクトが重要視されます。

例として、宇宙エレベーターの建設があります。この概念は軌道到達コストを事実上無視できるレベルに下げ、ベゾスの「宇宙に1兆人」というビジョン実現に不可欠です。

ソース: JHU Engineering

成熟した宇宙ベース経済の概観

地球軌道

低軌道（LEO）では、数十万の衛星が超高速インターネットと瞬時の衛星画像を提供する超高密度ネットワークを構築しています。

宇宙観光は裕福層にとって一般的なレジャーとなり、1時間未満での大陸間移動も可能です。スターシップの価格が1億ドル未満であることから、スーパーヨットや大型プライベートジェットと同等の価格帯で、超富裕層や大企業が自前のロケットを購入し始める可能性があります。

さらにジオスタティック軌道（GEO）へと拡大すれば、電力衛星ネットワークが地上に電力をビームで供給し、これらシステムの保守・リサイクル施設が近隣で稼働します。

月

ユーラシアと西側の月基地は、完全な産業コンプレックスへと拡大しています。

太陽光発電衛星の製造は主にここで行われます。打ち上げコストは地球の1/6の重力と大気がないため大幅に低減されます。あるいは、月面自体で電力生成を行い、地球へ直接送電する形態もあります。

豪華なプライベートリゾートが、はるかにシンプルな産業施設と共存しています。

ソース: ICON

火星と小惑星帯

火星

膨大な距離とそれに伴うコストは、地球近傍に比べてはるかに過酷な条件を強いる。

それでも野心的な入植者は火星を新たな故郷とすることを諦めません。現地経済は依然として輸入に依存し、現地メーカーは供給チェーン構築に努めています。

火星は小惑星帯の採掘ステーションや船舶への燃料・修理・補給拠点としても中心的役割を果たします。

住民は惑星のテラフォーミングを夢見ており、「宇宙を緑化する」プロジェクトが新興マルチアン文化の中心価値となっています。これにより火星はバイオテクノロジーのハブとなり、遺伝子工学を人間に適用して植民速度を上げる倫理的議論が活発化しています。

ソース: Mind Matters

小惑星帯

小惑星帯はオーストラリアのアウトバック、ロシアの北極、海上油田に似た巨大な資源採掘サイトへと変貌しています。

ここからは、プラチナ族金属、金、銀、銅といった原材料が大量に供給され、相対的に新たに abundant となったため価格は急落しています。

軌道産業への原材料供給がもう一つの主要活動です。

これにより、地球経済の大規模電化や脱炭素化、プラスチックの代替として3Dプリント金属部品への転換が促進されました。

ソース: Mining.com

その他のロケーション

さらに遠方のコロニーが開発・計画されていますが、過酷な条件と距離のため経済的実現性は低いです。

これには以下が含まれます：

• 浮遊する金星都市。
• 木星・土星の多数の衛星への植民。
• 水星での採掘開始。
• 太陽系外縁部への植民。

ソース: IFLScience

宇宙ベース経済のスーパーチャージャー

本概観は既知の技術と概念に基づいており、画期的な科学的突破は不要です。主に資本へのアクセス、エンジニアリング解決策の開発、実装が課題です。

しかし、現在開発中のいくつかの鍵技術は、人類を宇宙航行種へと変える可能性があります。

マスドライバー＆その他の打ち上げシステム

ロケットは非常に熱いガスを噴射して地球の重力に抗う仕組みです。このプロセスは本質的に非効率で、材料への負荷も大きく、コストが高くなる要因です。再利用が最近ようやく実現したのもこのためです。

もう一つの制約は、ロケットは軽量でなければ自らを持ち上げられないことです。

代替案として、固定インフラで宇宙船を軌道へカタパルトで打ち上げる方式は、理論上ははるかに頑丈で強力です。軽量化の必要がなく、電力は近くの電網から供給できるためコストも低減します。

これはマスドライバー／レールガン／宇宙カタパルトの概念で、磁気浮上列車が高速で走り、宇宙船を脱出速度で軌道へ投射します。

中国はすでにこの技術の開発を検討中で、実現すればSpaceXが下げた打ち上げコストをさらに10倍削減できる可能性があります。

他にもスペースフック、宇宙エレベーター、軌道リングなどが、地球上の大陸間移動と同等のコストで軌道到達を可能にするゲームチェンジャーとなり得ます。

ソース: Isaac Arthur

核融合

豊富なエネルギーはすべてを安くし、特に高抵抗材料や燃料のコストを劇的に下げます。したがって、核融合技術は間接的に軌道到達コストを大幅に削減します。

これにより、小惑星採掘や宇宙コロニーへの無制限エネルギー供給が可能になります。

さらに、実用的な核融合炉は船舶を推進し、地球と火星間の移動時間を数か月から数日へ短縮し、太陽系最遠部へのアクセスも実現します。

AI

高度なAIは、宇宙船の運用に必要な人間介入の大半を代替できます。ミッションが遠くなるほど通信遅延が増し、現場での意思決定が必須となります。予期せぬ事態への対応もAIが担います。

人間は空気・水・食料・放射線防護・居住空間・エンターテイメントを必要としますが、先進AIは自動化を高度化し、 asteroid 採掘や深宇宙ミッションのコストを大幅に削減し、乗組員要件を大幅に減らすか、ほぼ不要にします。

もちろん、AI を制御下に保つための堅固な安全策が必要になるでしょう…

ソース: Space.com

宇宙を制覇する企業

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) は再利用ロケット市場で最も真剣に競う企業の一つです。当初は小型ロケットに注力し、ペイロード320kg の Electron 打ち上げシステムを開発しました。現在は部分的に再利用可能なロケットへと転換中です。これまでに Electron は44回の打ち上げで177機の衛星を配置しました。

将来的には、Neutron と呼ばれる中型再利用ロケットの開発を検討しています。これは Falcon 9 に匹敵し、LEO へは8,000kg、完全再利用モードで、火星や金星へは1,500kg を運搬可能です。Neutron はメタン燃焼エンジン（Starship と同様）を搭載し、次世代ロケットのトレンドになる見込みです。

同社は衛星製造を完全に垂直統合しており、コストと設計スピードを最適化しています。

この結果、NASA や米政府との複数の契約を獲得しました。例として5億1,500万ドル規模の軍事衛星契約や1億4,300万ドル規模の民間 Globalstar 契約があります。

Rocket Lab は2022 年の SolAero Technologies 買収により衛星用ソーラーパネルの主要メーカーでもあり、1,000機以上の衛星が同社製パネルで稼働し、総計 4MW のソーラーパネルを製造しています。

現在、打ち上げシステムは外部サプライヤーに依存していますが、一連の戦略的買収により、衛星設計・製造で実現した垂直統合を打ち上げシステムにも拡大する見込みです。

同社は LEO テレコムコンステレーションによる継続的収益創出も検討中です。また、Varda Space Industries と協力した宇宙内製造カプセルや、軌道デブリ検査ミッションへの研究も行っています。

SpaceX がイーロン・マスクのビジネス才能で技術を一から開発したのに対し、Rocket Lab は R&D と買収のハイブリッドで必要技術を垂直統合し、衛星製造で成功を収め、現在は再利用ロケットでも同様の戦略を追求しています。

衛星製造と Electron の成功によるキャッシュフローを考慮すれば、Rocket Lab は SpaceX の先行優位に追いつく有力な候補です。

この企業への投資に関心がある方は、地域別の主要証券ブローカー（例：米国、英国、カナダ、オーストラリア）や、ベスト10投資アプリに関する記事をご参照ください。

2. Solar Foods

この企業は「空気から食料を生産する」ことを目指しています。2023 年末に 800 万ユーロの資金調達に成功し、現在はプライベート企業であり、一般投資家がアクセスしにくい状況です。

コンセプトは、電力で水を酸素と水素に分解し、その水素と大気中の CO₂、ミネラル栄養素を利用して微生物を培養し、70％がタンパク質の乾燥粉末を生成するというものです。

商標 Solein の下で販売されるこのタンパク質は、必須アミノ酸 9 種類をすべて含み、他の原料に混ぜ込むことで非常に高密度な栄養源となります。

同社は宇宙探査市場を明確にターゲットにしていますが、長期的には地球上の食料生産を革命的に変える可能性も見込んでいます。なぜなら、エネルギーをタンパク質に変換する効率が非常に高く、従来の光合成の 20 倍、肉の 200 倍に相当するからです。

「微生物に対しては植物と同様に餌を与えますが、水や肥料の代わりに空気と電気を使用します。現在のプロセスは光合成の 20 倍、肉の 200 倍の効率です。」

Solar Foods は 2022 年 9 月にシンガポール食品庁（SFA）から Solein の初の新規食品規制承認を取得しました。