NASAは衛星を使って水資源を監視し、水質の変化を追跡しています。
米国の宇宙機関は、海水を淡水化し、空気中から水を取り出すための新技術も開発しています。
NASAは、地球上で水管理の実践を改善し、水不足に対する回復力を高めることを目指しています。
宇宙では、一滴一滴を貴重な資源として扱い、水を節約・再利用するための技術への投資を進めています。こうした革新は今や、地球上で活躍しています。隠れた水源の発見から浄化技術の高度化まで、NASAが私たちの生活における水の利用と管理の在り方を変えている多様な取り組みをご覧ください。
微生物チェックバルブ
ヨウ素化樹脂の層に水を通す「微生物チェックバルブ」として知られる水消毒装置は、1970年代にスペースシャトルの飲料水用として発明され、1990年代には国際宇宙ステーションで使用するため自己再生式に改良されました。この微生物チェックバルブは現在、浄水装置の中核技術となっており、インド、メキシコ、パキスタンなどの国々や、数百カ所の遠隔地の村落にも導入されています。また、この技術は人気のDentaPureカートリッジにもつながり、そのカートリッジは歯科医療機器の水路を世界中でほぼ30年間浄化してきました。
坑井の水源を探すためのレーダー画像技術
2002年、NASAのスペースボーン・イメージング・レーダーによる地球画像を使って地下資源を探査していた探査地質学者が、同じ画像で地下の水分も特定できることに気づきました。彼は自身の会社であるRadar Technologies Internationalで「WATEXシステム」の開発に取り組み、2013年、このシステムにより広大な帯水層が発見されました。その帯水層は、ケニア北西部の干ばつに見舞われた地域の地下に、数十兆ガロンもの水を蓄えています。この技術はこれまでに2,500カ所の井戸の設置を支援しており、その多くは干ばつ地帯にあります。水の発見成功率は98%です。
水質検査アプリ
NASAが国際宇宙ステーションで宇宙飛行士が水を検査するための簡易な大腸菌群検査法を開発した後、同機関の環境エンジニアが妻とソフトウェアエンジニアと協力して、mWaterスマートフォンアプリを開発しました。このアプリを使えば、NASAが作成した検査法に基づく大腸菌群検査や、その他の簡易な水質検査を行うことができます。また、検査結果を地図ソフトウェアで共有することも可能です。現在、180カ国の政府、非営利団体、水道事業者が、mWaterの検査キットとアプリを使って飲料水を検査し、水のデータを記録、共有、追跡しています。
宇宙飛行士の飲料水基準から生まれたフィルター
NASAは設立当初から、宇宙飛行士に飲料水を提供するため、さまざまな水浄化技術を模索してきました。2000年代初頭、同機関のSBIR助成金を受けて、Argonide Corporationは、NanoCeramと呼ばれるろ過技術を最適化しました。このろ過技術は、正に帯電した微細なアルミナ繊維と活性炭を組み合わせ、微生物やその他の汚染物質を捕捉するものです。NanoCeramはその後、実験室レベルの品質を持つフィルターに組み込まれ、水 ボトル、携帯型の人道支援用装置、産業用水浄化、さらには水を再利用するシャワーにも用いられています。
微生物汚染物質の滅菌装置
NASAが検討した初期の水浄化技術の一つに、銀イオンを使って微生物汚染物質を無害化する方法がありました。アポロ計画、そしてその後のスペースシャトル計画に先立ち、同機関は、宇宙船の燃料電池の副産物である水を滅菌し、飲用に安全な状態にするための銀イオン発生装置の設計と製作を委託しました。NASAがこの技術を実際に飛行で使用することはありませんでしたが、同機関はこの発明の詳細を公表しました。その成果は、家庭用の水フィルターや水 軟水器、さらにシステムとして、プール、スパ、冷却塔、池、ボイラー、病院などを含む商用製品ラインの基盤となっています。
地下水の浄化・修復
NASAがケネディ宇宙センターの歴史的な打ち上げ施設周辺の地下水から大量の塩素系溶剤を発見した後、同センターの科学者たちは、これらの汚染物質を除去するためのユニークな方法を考案しました。これらの汚染物質は現在では使用が禁止されていますが、かつては多くの産業で使用されていました。特許取得後の20年間で、NASAは「乳化ゼロ価鉄」（EZVI）として、この方式をライセンス供与し、複数の企業に供与し、これらの企業は環境浄化を国内各地で実施してきました。ケネディ宇宙センターのエンジニアの一人は後に、地下水からのもう一つの一般的な汚染物質であるポリ塩化ビフェニル（PCB）を除去する同様の技術を考案しました。2017年にこの技術のライセンス供与を受けるため、設立された企業は、すでに世界各地で浄化作業を行っています。
浸透圧による濾過
2007年、NASAは、アクアポリン（水分子が細胞膜を一度に一つずつ通過させるタンパク質）を組み込んだ膜を用いた水ろ過技術を開発しているデンマークの企業を知りました。より優れた水浄化技術に常に関心を持っていたNASAは、同社の最初の有償顧客となり、試作品の開発費用を提供した上で、欧州宇宙機関と協力して、国際宇宙ステーションでこの膜の試験を実施しました。同社（Aquaporin A/S）は現在、ヨーロッパとインドでシンク下設置型の浄水器を販売しており、同社の正浸透モジュールは産業排水と都市排水の浄化に使用されています。
農地の水利用を監視するツール
農業用水の使用量を算出する最善の方法は、耕作地に引かれた水量を測ることではなく、植物と土壌からの蒸発散量を測定することです。EEFluxと呼ばれるツールは、2010年代に研究者によって開発されたもので、NASAが打ち上げた衛星の地球画像データを用いて蒸発散量を算出した最初期のツールの一つです。カリフォルニアのような乾燥地域の水資源管理に役立っています。同様の商用手法はTule Technologies社の手法により、カリフォルニアの一部の農家が水使用量を最大半分まで削減するのに役立っています。2021年、NASAとパートナー機関はOpenETオンラインプラットフォームを公開しました。このプラットフォームを使えば、米国西部17州のどこでも蒸発散量を算出できます。このツールは、農家と地方自治体が協力して希少な水資源を守ることに役立っています。
電気分解で得た水を推進剤とするスラスター
NASAは地球上の水の浄化と節約に多方面で取り組んでいますが、何よりもまず、世界有数の宇宙機関であることに変わりはありません。そのため、同機関は水をロケット燃料として利用する研究も進めてきました。この水は、深宇宙探査のために他の惑星、衛星、小惑星で入手できる可能性があります。電流によって水を水素（NASAが選ぶロケット燃料）と、燃焼を助ける酸素に分解することができます。2019年、Tethers Unlimited社は最初の商用電気分解で得た水を推進剤とするスラスターを発表しました。同スラスターは、宇宙機関から長年の資金提供を受けて開発されたものです。この技術はまず商用衛星に搭載される予定で、衛星は軌道の維持や変更にこれを利用します。
