基礎工事について

ユニットを設置するためには、

1.   現地を掘削（覆土を確保し、月面の景観をできるだけ維持する）
2. 掘削した場所を整地（ユニットを水平に設置できるようにする）
3. 整地した場所に基礎を設置（ユニットを固定できるようにする）  

が必要になります。

今までこの3つをまとめて「基礎工事」と読んだり（※1）、3.を考えていなかったり（※2）しましたが、今後は3つに分けて考えます。

3.を考えていなかったのは、実際に考えられている小規模な有人月面基地などで基礎を設置していないらしいことからの思い込みで、「地球のように強い地震や暴風の影響を考えなくて良い月面では、基礎は必要ない」と判断していたためです。

ですが、ユニットだけでも約200t（※3）ありますし、月面の表土は柔らかい（※4）ようなので、100年単位の長期間水平を保って設置するには不安を感じました。また、月震もないわけではありませんし、長期間設置するのであれば、比較的近くに隕石などが衝突した衝撃でユニットが動かないようにする必要があると考え直しました。

今のところ、設置する基礎は具体的に決めていなくて、

1.  岩盤まで多数の杭を打ち込み、その上にユニットを固定できるようにする
2. 表面に大きな板状の基礎を設置（基礎は岩盤に少ない杭で固定）し、その上にユニットを固定できるようにする
3. 表土に接着剤を混ぜて硬化させることで大きな板状の基礎を作り（岩盤に固定する杭はさらに少ない）、その上にユニットを固定できるようにする 
4. 岩盤の上に直接ユニットを固定できるようにする

の4案で考えています。1.～3.では、後者になるほど杭の数などの資材が少なくてすむ反面、精度の確保が難しくなると思います。また、4.の場合は想定している約3m（※5）より深く掘削しなければならないかもしれません。決めるには建設場所の地質の詳しい情報が必要だと思っているのですが、今のところ、持ち合わせていません。ですから、当面はこの4案を使い分けて建設するということにしておきます。

（※1）（※5）『表土の採取場所について』
（※2）『雲の海市の建設方法』
（※3）『ユニットの密度と肉厚について』
（※4）「月面の環境（レゴリスを中心に）」（JAXAのこども向けの教育用資料） ※PDFファイル

表土の採取場所について

覆土の厚さを約3mに変更した（※1）ので、覆土の必要量を改めて計算します。

ユニットの寸法（※2）から、ユニット1個分の必要量は、

（幅）約26（m） × （高さ）約8（ｍ） × （奥行き）約4（ｍ） － （幅）約20（ｍ） × （高さ）約5（ｍ） × （奥行き）約4（ｍ）

から、約432立方ｍとなり、月の表土の密度が3.1t / 立方ｍ（※3）から、

約432（立方ｍ） × 3.1（ｔ / 立方ｍ）

という計算をして、約1300t（有効数字2桁）になります。また、雲の海市全体では15万基のユニットを必要とする（※4）ことから、

約432（立方ｍ） × 15万（基）
約432（立方ｍ） × 15万（基） × 3.1（ｔ / 立方ｍ）

となって、それぞれ、約6500万立方ｍと約2億ｔ（共に有効数字2桁）になります。

では、これだけの表土をどこで採取するか、ということですが、雲の海市の建設場所、各街区（※5）の基礎工事をする際に出る排土を利用するのが良いと考えています。

街区は約1km四方の広がりがあって（※6）、ユニットをしっかり据え付けるために風化して柔らかい表土を取り除くとすれば、取り除く厚さを約3mと仮定した場合、

約1000（ｍ） × 約1000（ｍ） × 約3（ｍ）

という計算から、約300万立方ｍの表土が得られます。そして、街区は雲の海市全体で30区ある（※7）ことから、

約300万（立方ｍ） × 30（区）

という計算で、約9000万立方ｍの表土が得られることになります。この値は覆土のために必要な量より十分多いですから、表土を選別したり、一部をユニットの製造に回したりしても大丈夫と思います。

また、基礎工事で出た排土を使用することで、排土の処分の必要がなくなり、覆土の輸送距離を短くできます。街区の外側4ヶ所に排土置き場を設置するとすれば、輸送距離は最大でも約1kmですみます。さらに、排土の処分地や覆土のための採取地が必要なくなるため、月面の環境保護にもなると思います。

（※1）『覆土の厚さの変更について』
（※2）『雲の海市の建設方法』
（※3）『月面の環境』（JAXAのこども向け教育用資料） ※PDFファイル
（※4）『建設に必要なユニットの数』
（※5）（※6）（※7）『雲の海市の広さ』

覆土の厚さの変更について

『覆土について』で参考にした『月面の環境（レゴリスを中心に）』（※1）を改めて読んだところ、

月の表面は天からの飛来物（流星体や宇宙放射線）にまったく無防備の環境であるため、（中略）月のレゴリス相当で厚さ 3m 以上の遮蔽が施されることになると考えられています。

という記述がありました。

つまり、想定していた厚さ1m（※2）ではまったく足らなかったわけです。幸い、トンネルとトンネルの間は約10m離す（※3）ことにしているので、厚さを3mにしても問題ありませんし、覆土の量が3倍以上に増えても輸送に問題はないと思います（※4）。

ですから、覆土の厚さを約3mと変更することにします。

（※1）JAXAのこども向け教育用資料 ※PDFファイル
（※2）『覆土について』
（※3）『雲の海市の広さ』
（※4）『覆土の輸送について』

覆土の輸送について

雲の海市の建設で、ユニットの外側を覆う表土（覆土）は約6000万t必要（※1）と分かりました。ユニット1基当たりだと約400ｔ（※2）となるので、1日に44基設置していく（※3）に合わせて同じだけ覆土できるようにすると、

約400（t） × 44（基） ＝ 約17600（ｔ）

の表土を輸送する必要があります。鉄道で輸送するとして、貨車の積載量をユニットの質量（※4）と同じとすると、88両分です。

輸送するだけなら、十分輸送できる量と思いますし、積み込みもユニットの積み込みよりずっと容易と思います。

ですが、貨車から荷下ろしをして、それを実際に覆土するのがちょっと面倒なように思います。覆土はベルトコンベアで行うにしても、貨車で輸送する場合、

•  線路をかさ上げして、貨車の底からベルトコンベアに落とす
• 線路をかさ上げして、貨車の荷台を転覆させてベルトコンベアに落とす
• 線路の下を掘り下げて、貨車の底からベルトコンベアに落とす
• 線路の脇を掘り下げて、貨車の荷台を転覆させてベルトコンベアに落とす
• 貨車を吊り上げて、貨車からベルトコンベアに落とす 

のいずれかの方法で荷下ろししなければならないと思います。線路はユニットを設置するために基礎工事をしたところを通すので、掘り下げは論外ですし、トンネル（※5）が完成するたびに線路を移設しなければならないので、かさ上げするのも手間がかかりすぎます。そして、貨車を吊り上げる方法は、装置が大がかりになってしまうので（しかも、その装置は線路の移設に合わせて移動しなければならない）、良い方法とは思いません。

そのため、鉄道を使って輸送するのをあきらめて、街区（※6）ごとに設置した表土置き場からベルトコンベアで直接輸送・覆土することにします。街区のすぐ近くに覆土置き場を設置すれば、ベルトコンベアの長さは約1kmですむ（※7）ので、ベルトコンベアの管理にそれほど手間はかかりません。また、ユニットを設置していくガントリークレーンとおなじ4基のベルトコンベアを用意し、表土置き場もそれぞれ専用で確保すれば、比較的簡単なベルトコンベアですみます（※8）し、経路もすっきりしますが、表土置き場は1ヶ所、ベルトコンベアは街区の中央から4つに枝分かれするとしても良いかもしれません。

（※1）（※2）『覆土について』
（※3）『ユニットの輸送について』
（※4）『ユニットの密度と肉厚について』
（※5）（※6）（※7）『雲の海市の広さ』
（※8）「今まで、どんなものをつくってきたの？ ～埋立・造成～」（熊谷組のホームページ）によれば、神戸ポートアイランドの建設の際に、総延長8km・輸送能力：毎時7500立方ｍ（雲の海市建設で必要なのは全体で毎時250立方ｍ程度）というベルトコンベアが使われたそうです

覆土について

雲の海市の建設で必要になる覆土の量を少し考えてみます。

単純化して、ユニットの外側に1mの厚さで覆うと仮定すると、

幅：約22m × 高さ：約6m × 奥行き：約4m － ユニットの寸法（幅：約20m × 高さ：約5m × 奥行き：約4m）

の量がユニット1基につき必要ということになります。計算すると、約128立方ｍです。

そして、ユニットの数は15万基（※1）ですから、

約128（立方ｍ） × 15万（基）

が全体としての必要量ということになり、計算すると約1920万立方ｍ、月の表土の密度は1立方m当たり3.1t（※2）なので、

約1920万（立方ｍ） ×3.1（ｔ）

ということになり、約6000万t（有効数字2桁）という計算結果になります。なお、ユニット1基につき約400tです。

 

これだけの量の覆土を行うために、どういう輸送を行えば良いかは、次の機会に考えます。

（※1）『建設に必要なユニットの数
（※2）『月面の環境（レゴリスを中心に）』（JAXAのこども向け教育用資料） ※PDFファイル