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【宇宙】「部分的」宇宙エレベーターの仕組み

  1. 名前: オカルト2ちゃんねる 2014/03/25(火) 19:08:20
    1: 伊勢うどんφ ★:2014/03/07(金) 17:59:55.54 ID:
     軌道に使われるケーブルを地上と結ばず、両端を宇宙空間に置くことで、高周回軌道へ物体を送り込むコストを40%カットできる

     “蜘蛛の糸”をたどって月へ旅することも可能になるのだろうか? 人工衛星を静止軌道に運ぶ「部分的な」宇宙エレベーターが、その端緒となるかもしれない。

     軌道に使われるケーブルを地上と結ばず、両端を宇宙空間に置くことで、高周回軌道へ物体を送り込むコスト を40%カットできるという、新たな研究成果が発表された。

     SF界の巨匠、アーサー・C・クラークが1979年に刊行した小説『楽園の泉』に触発され、複数の科学者が、か なり以前から完全版の宇宙エレベーターの構想について研究を続けている。
    これは地球の赤道上に位置する地点 から宇宙空間に向けて、月との距離の4分の1ほどの長い軌道を設置するというものだ。
    これに対し、今回提言さ れた部分的な宇宙エレベーターは、長さは完全版の半分以下で、地上と直接結ばれている必要もない。

    「完全版の宇宙エレベーターと並行して、部分的な宇宙エレベーターについてもさらに検討を進める価値がある のは間違いない」と、宇宙工学者のスティーブン・コーエン(Stephen Cohen)氏は述べている。
    コーエン氏は カナダ、モントリオールにあるバーニエー・カレッジの物理学教授で、「The Engineer's Pulse」というブログ の著者でもある。同氏は今回の研究に関わっていない。

     宇宙エレベーターの構想が生まれた背景には、宇宙ロケットのコストが高いという事情がある。物体を通信衛 星や放送衛星に使われる静止軌道に乗せるには、1キログラムあたり約2万5000ドルかかるのが現状だ。

     モントリオールにあるマギル大学の科学者チームは今回の論文の中で、現在の素材には、静止軌道に達する大 がかりな完全版の宇宙エレベーターを実現させるほどの強度はないと述べている。
    一方で、規模を大幅に縮小し た部分的なエレベーターであれば、それほど荒唐無稽な話でもないという。

     論文の共著者であるマギル大学のパメラ・ウー(Pamela Woo)氏は、「これを(完全版の)宇宙エレベーター の実現に向けた、最初の足がかりと捉えることもできる」と述べている。
    「まずは部分的なエレベーターを作 り、そこから地球に軌道を延ばすことも考えられるだろう」。

    >>2
    に続く

    National Geographic News March 7, 2014
    http://www.nationalgeographic.co.jp/smp/news/news_article.php?file_id=20140307003

    Acta Astronautica
    Energy considerations in the partial space elevator
    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576514000708
    2: 伊勢うどんφ ★:2014/03/07(金) 18:00:17.79 ID:
    >>1
    の続き

    ◆「部分的」宇宙エレベーターの仕組み

     このエレベーターの目的は、人工衛星をこの基部から、地上から4万2164キロという静止軌道の高さにまで運 ぶことにある。仮に建造された場合、
    この部分的な宇宙エレベーターは、基部、終端部、テザー(ケーブル)、 エレベーター本体(昇降機)という、4つの要素から構成される。

     基部は低周回軌道に置かれ、その高度は地上から160~2000キロ程度だ。テザーと呼ばれるリボン状で高い強 度を持つケーブルが、基部と静止軌道より上にある終端部を結ぶ。
    エレベーターの本体となる昇降機部分は、基 部からテザーをたどって上昇し、積み荷を静止軌道に運ぶ。

    ◆ロケットと比較した利点は

     今回の研究で、ウー氏と、こちらもマギル大学に所属する共著者のアルン・ミスラ(Arun Misra)氏は、低周 回軌道から静止軌道まで宇宙機を送るために必要なエネルギーを2つの経路について試算した。
    1つは、ロケット を用い、機体を直接静止軌道に運ぶ場合で、もう1つは、まず低周回軌道にある基地局まではロケットを使い、 そこからは昇降機で静止軌道に運ぶというものだった。

     その結果、多くのケースで、部分的に宇宙エレベーターを用いた方が、従来型のロケットのみを用いた輸送よ りもはるかに効率が高かった。
    「一般的に言って、より長いテザーを用いると、いっそうのエネルギー削減につ ながる」とウー氏は説明する。

     低周回軌道への衛星打ち上げのコストは、静止軌道と比べても低く、1キログラムあたり5000~1万ドル程度 で、これがエネルギー削減にも寄与している。

     さらにコーエン氏によれば、エレベーターを太陽光エネルギーで動かせば、さらにエネルギー効率が上がると いう。
    さらに、地上までつながる完全版のエレベーターであれば、ロケットを全く使わなくて済むので、さらな る効率アップが望めるとのことだ。

     国際宇宙エレベーター・コンソーシアムの会長を務めるピーター・スワン(Peter Swan)氏も同意見で、
    「ロ ケットを使い続ける限り、高い打ち上げコストに悩まされる理不尽な状況がずっと続くことになる」と指摘して いる。

     今回の研究は、2月22日付で「Acta Astronautica」のオンライン版に掲載された。
    122: 名無しのひみつ:2014/03/09(日) 03:16:59.35 ID:
    >>2

    > このエレベーターの目的は、人工衛星をこの基部から、地上から4万2164キロという静止軌道の高さにまで運 ぶことにある。

    地上から? 地球中心部までの距離じゃなくて
    216: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 08:42:31.03 ID:
    >>2
    に「 地上から4万2164キロという静止軌道の高さ 」と書いてあるが
    実際は 地上から約3万6千kmで 軌道半径が約4万2千km
    地球の半径が約6千km.だから
    232: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 12:11:38.06 ID:
    >>1
    おもしろいな
    人工衛星から長いワイヤーを垂らしておけばいいってことか
    蜘蛛の糸みたいにみんなぶら下がって登っていく

    すぐにでも実験できそうだ
    236: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 14:48:40.30 ID:
    >>232

    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/tsxpgrsx_0ef.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/u333tgwk_xl5.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/agx32r04_tg2.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/x1mwcxpu_lp5.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/u4idg3vi_ytv.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/ci0s2rea_uef.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/t1j1uacw_sw2.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/eu42xz02_sx2.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/t1j1uacw_sw2.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/oehawjbf_oqp.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/wta33xwy_vu3.jpg
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/iyugpja3_gco.jpg
    237: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 17:20:11.72 ID:
    >>236

    もうこれでいいやん
    ある意味一番実用的で低コストw
    238: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 17:37:45.15 ID:
    >>237

    高度的に宇宙に行かないし、対地速度得られないし、荷重にも耐えられんで
    静止軌道への衛星打ち上げでは実用性ないぞ
    242: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 19:23:32.62 ID:
    >>237

    カーボンファイバーなりなんなり、現状想像される素材からは
    エレベーター本体はこういう細くて薄いテープ状になるものと想定されてる。
    これは、その細くてツルツルのテープ状のエレベーターを
    荷物を載せて登る「篭」の技術開発をするコンテスト。
    240: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 19:02:52.17 ID:
    >>236
    の写真は
    一般社団法人宇宙エレベーター協会が主催する
    宇宙エレベーター技術競技会の時の写真

    2013年の競技会で始めて1000メートルを超えた
    3: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 18:04:03.30 ID:
    ジェット気流の中を通過できるのか疑問
    7: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 18:12:07.21 ID:
    高高度で起こる謎の発光現象みたいなのはクリアしてんのかね?
    11: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 18:17:07.92 ID:
    >>7

    落雷と呼応して起こる奴だっけ?
    低軌道から静止軌道までカーボンナノチューブのテザー曳くなら、この電位差で発電も出来そうだな
    てかそんなSFあったなあ、野尻抱介だったっけ
    8: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 18:13:28.19 ID:
    前、こち亀で宇宙エレベーターの話題出てたね。
    21: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 19:25:26.20 ID:
    地球側の基部(高度160~2000km)まではロケットで運んで
    そこからエレベータで静止軌道(42164km)まで運ぶということだな

    地球側基部からモノを運び上げれば反作用でエレベータ自体の高度が下がってくると思うんだが
    その反作用はどう処理するんだろう?
    ロケットで高度を修正したら意味ないよね??
    40: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 20:59:00.09 ID:
    うーん、図解されないと地球側の基部がどうなのかピンとこんな
    43: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 21:04:48.09 ID:
    >>40

    UFOキャッチャーみたいな感じで……
    47: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 21:23:30.56 ID:
    極超音速スカイフックならペイロードあげればあげるだけスカイフックのエネルギーが失われるので
    なんらかの方法で加速せねばならんしコストダウンになるのかね
    59: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 23:08:58.28 ID:
    >>47

    スカイフックの類は、エネルギーを稼ぐのにイオンエンジンみたいな
    時間はかかるものの比推力の大きいものが使えるので、
    ロケットだけで打ち上げるより効率が良くなるらしい。
    49: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 21:30:22.99 ID:
    赤道上空の静止衛星からケーブル垂らすんじゃいかんの?ええアイデアやと思たんやけど。
    50: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 21:45:22.97 ID:
    >>49

    高度3万6千キロ。地球の直径の3倍の長さに耐えるケーブルが存在しない。
    それだけの長さのケーブルを、軌道上に打ち上げられるロケットが存在しない。
    静止衛星から下ろしたケーブルには、現在地球を周回しているデブリや衛星が全て衝突するので、事前に排除する必要がある。

    そもそも、軌道エレベータ建設に必要な強度の素材が発明されれば、その素材で完全往還機が実現可能。
    天体規模の構造物なんか、作る必要が無くなる。
    57: 名無しのひみつ:2014/03/07(金) 22:55:42.62 ID:
    > 高周回軌道へ物体を送り込むコスト を40%カットできるという、新たな研究成果が発表された。

    新たに・・・?1998年ごろに、ズブリンの本で高度100kmからの
    部分的な軌道エレベータである極超音速スカイフックが実現すれば、
    打ち上げコストx割削減!と書いてあるのを読んだ気がするんだが。この本な。

    http://www.amazon.co.jp/dp/4883381544

    この手のものは他にもスカイフックだのロトベーターだのいろいろ言われてる
    気がするが、今回のも似たような、だけど微妙に違う代物か?
    63: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 00:05:27.98 ID:
    どうもこのスティーブン・コーエンという宇宙工学者は軌道エレベーターの原理が
    理解できていないようですね、そもそも軌道エレベーターというものは地球が自転する
    エネルギーを利用する事によって、荷物を宇宙に上げても軌道エレベーターが地上に
    落下しないようにしているのであって、軌道エレベーターを地上に固定しなかったら
    荷物を何回か宇宙に上げたら軌道エレベーターは運動エネルギーを失って地上に
    落下してしまうはずですよ、つまり、地上に固定しない軌道エレベーターなどという物は
    物理的に実現不可能なのですよ。
    81: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 10:12:08.42 ID:
    >>63

    それは筆者もわかってるだろ。
    重要なのは低軌道にあげられる基部で、これは当然ながら定期的にスラスタで
    加速しなければ軌道を維持できないわけだから。
    荷物を上げるたびに加速するんだろ
    つまりロケットで静止軌道まで運ぶより、燃料と衛星を基部まで運んで
    そこからテザーで運んだほうが効率がよいってことだろ
    64: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 00:40:39.93 ID:
    貨物の位置エネルギーが増えるから、その分は少なくとも与えないとならんわな
    65: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 00:42:17.10 ID:
    160~2000キロ浮かせて、そのあと40000キロ以上の構造物をつくるみたいだけど、そこまでできるなら地球と繋げろ
    68: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 01:04:53.30 ID:
    つまり。これが現実の物になるわけだなw

    69: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 01:12:15.59 ID:
    ここまでガンダム00なし
    92: ●:2014/03/08(土) 16:06:59.25 ID:
    実現できるのか
    93: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 16:12:35.07 ID:
    低周回軌道基部の維持が衛星より難しそう
    96: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 16:56:44.35 ID:
    巨大構造物を維持するのは大変だから、レーザーの方が実現性は高いが
    どうやって照射し続けるかが問題だな。

    実現できたら、凄い性能の兵器が開発できたってことでもある。
    101: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 18:10:25.55 ID:
    ターンAガンダムに出て来た様なやつ?
    102: 名無しのひみつ:2014/03/08(土) 18:13:58.04 ID:
    >>101

    ザックトレーガーは軌道エレベーターとは別物だぞ
    181: 名無しのひみつ:2014/03/10(月) 10:22:28.07 ID:
    http://blog-imgs-65.fc2.com/s/o/r/sorepoi/hpoill52_nxf.png
    イメージこれだと思っているんだけど宇宙側は静止軌道、うんこれでいいよね
    地球側の基部とやらはもっと速く地球を周回しないと落ちちゃうと思うんだけど
    それぞれに繋がれているエレベータってどうなるんだよ
    205: 名無しのひみつ:2014/03/12(水) 10:14:28.66 ID:
    しかしなんで赤道上にエレベータを作るのだろうか
    南極点なら楽そうなのに
    222: 名無しのひみつ:2014/03/13(木) 10:16:46.68 ID:
    素人考えだけど、
    静止軌道上の3基宇宙ステーションで
    地球をはさむようにラインを結んだロープウエイ方式で、
    ラインの中間地点が航空機で昇って来られる高さにするとかできないの?

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