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



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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。


3: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:04:03.30 ID:Bz7AWHyh

ジェット気流の中を通過できるのか疑問


6: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:11:22.19 ID:wr7xkTDY

>>3
まあ無理だろう。吹き流されることになる。


10: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:15:56.37 ID:nkE39Tfg

>>3
ジェット気流の意味を理解してるのかが疑問
ちなみに、大半の奴は、問題ない手法も取れる事を知っている


4: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:05:02.87 ID:XFRBtsJr

まあ、夢のある話やね。

ちなみに、「部分的エレベータ」と「完全エレベータ」は共存できないから、
「部分的エレベータ」が実用化して有用性を実証した場合、「完全エレベータ」実現は遠のく筈。


5: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:10:28.20 ID:UGfmO7xH

ITERみたいに予算とれる器じゃないね
研究者の趣味のレベル


7: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:12:07.21 ID:uGDnWgBP

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:O5GunepM

>>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


9: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:14:09.44 ID:z+y/bEYT

落ちてきたり、逆に宇宙のかなたに飛び去ったりしないの?


13: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:24:34.04 ID:mcGnoFYN

宇宙ごみに当たるんちゃう?


15: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:28:21.70 ID:XFRBtsJr

>>13
当然当たる。

あと、エレベータの中核構造物以外の構成要素は、本来あるべき軌道速度を無視した速度で軌道を薙ぎ払うことになるから、
交差する衛星と次々衝突することになる。

この問題は、部分型・完全型問わず、軌道エレベータ建設時には、必ず発生する。


34: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:34:02.78 ID:owH7YYOA

>>15
これ静止軌道に終端があるとすると静止衛星全滅だよなw


36: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:41:21.20 ID:XFRBtsJr

>>34
スカイフックは静止軌道より低軌道を周回するから、静止衛星に悪影響を及ぼさない。
その代り、それなりの対地速度で周回することになるので、低軌道の地球観測衛星をダイナミックに全滅させることになるのでは。

実際問題として、完全版だろうと部分だろうと、建設開始前に、衛星もデブリも全て排除する必要がある。

「軌道エレベータを建設するためには、まず衛星やデブリを自由自在に捕獲できる宇宙船が必要」
と言う、まあ本末転倒な矛盾が付きまとうことになるな。


14: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 18:26:30.68 ID:sFWfRGPB

大林組はどうなったの?


19: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 19:07:20.36 ID:sixU+l8M

強く引っ張ると落ちてくるんだよ


21: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 19:25:26.20 ID:JA4qjDWR

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??


23: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 19:37:06.96 ID:OuPVMU+9

>>21
下ってこない
重心が移動するだけ
貨物上昇時にエレベータシャフトを蹴下げた反作用は停止時にシャフトを蹴り上げる事になるので相◯だし


22: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 19:28:18.72 ID:tTkWZvaq

エレベーター通せるくらいなら階段作ればいいのに


91: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 15:43:16.87 ID:On2v81hF

>>22
故障したエレベーターの修理の為遥か天空の果てまで人力で登って行く

というSF短編小説


26: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:01:10.17 ID:BIaxsABm

レーザーロケットなら
地上から1GWレーザー照射すれば水燃料で10分の1のコストになる。
ロケットに推進装置を積む必要もなくなる


28: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:06:40.14 ID:XFRBtsJr

>>26
地上からレーザー推進で打ち上げ!?
また、びっくり珍説を引っ提げたニューフェースが出現したなぁ。

エレベ厨やカタパ厨に劣るとも勝らない画期的な新機軸だな。


94: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 16:47:49.28 ID:aMa+DCn0

>>28
レーザー推進が珍説てw
新機軸どころか昔から真面目に研究されてるものなのにw


104: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 18:21:15.21 ID:VhdAYQ5n

>>94
実現不可能なものを、珍説と言って何か問題か?


107: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 19:15:35.90 ID:aMa+DCn0

>>104
NASAもJAXAも実現不可能な珍説を研究してる珍研究所なんだなw


29: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:15:48.37 ID:JnHmvU1j

飛行機が行けるのが20kmくらい? さらにそこまでヒモつけて昇降口を下げるわけにはいかんのか
下げられたところで、物を受け渡すのが簡単でなさそうだからダメなのか

というか単に
>現在の素材には、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
ということか?


37: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:44:11.82 ID:YnY8UPv3

コスト40%減って大して減らんのな……


38: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:47:05.61 ID:XFRBtsJr

>>37
軌道エレベータ建設のネックは、まず3万6千キロの構造に耐える素材の開発。
構造が半分・1/4になれば、要求される強度は大幅に低減される。


39: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:57:56.54 ID:wi0CRTR5

ところで軌道エレベーターつくる資源は?


40: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 20:59:00.09 ID:IdnNLEbb

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:o5JVdajN

>>40
UFOキャッチャーみたいな感じで……


41: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:00:39.47 ID:qDjhbFVu

この部分軌道エレベーターは一周30分かそこらの低周回軌道速度で回ってて
そこからテザーの遠心力をつかって高周回軌道にペイロードをぶん投げようって仕組み?


85: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 10:58:45.96 ID:XG86krgP

>>41
30分だと地球にめり込む


44: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:05:35.92 ID:XFRBtsJr

>>40-41
スカイフック型(直立型・自転型)
http://blogimg.goo.ne.jp/user_image/3d/6f/b444dbcc2119bd6c2d8607dee95cd87d.png
http://blogimg.goo.ne.jp/user_image/6b/47/21e82e864775d330b350dfd447128337.png

このニュース>>1の構想は、自律型を目指してる?のかな。


48: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:30:04.02 ID:ALVBSINd

>>44
存在しなかった質量を移動させると、
その分下がるんじゃないか?


47: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:23:30.56 ID:qDjhbFVu

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:uLCFkUY/

>>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:tzlps9ek

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:XFRBtsJr

>>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。


51: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:52:24.13 ID:t4xc58r3

>>50
デブリも衛星ももともとバラバラの軌道で飛んでいるから
軌道エレベーターが特別衝突確立が高くなるということはない
単純に面積に応じた衝突確立でしかないよ


55: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 22:36:39.24 ID:XFRBtsJr

>>51
地上の一点に固定された軌道エレベータには、最終的に、静止軌道より下の全ての衛星が衝突する。


75: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 04:35:21.61 ID:A8k2fEfd

>>51
人工衛星の軌道を描いた画像とか見たことないの?
人工衛星もデブリも、赤道上を中心にして波打った軌道を描きながら地球を周回するから、
最終的には地球周回軌道上にある「全ての」人工物は軌道エレベーターにぶつかることになる。

地球を1回周回するだけなら  ~~~~~~~ こういう一本線になるが、
軌道自体は徐々にズレていって、 ~~~~~~~ が重なり合って太い帯状になる

ということは全ての地球周回人工物は赤道上にぽーんと立っているエレベータに遅かれ早かれぶつかることになる


78: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 08:24:08.26 ID:iWPOO8u6

>>75
人工衛星の高度未満までなら衝突しないんじゃね?


80: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 09:18:24.21 ID:7CZzjBCR

>>78
静止軌道と低コスト往還可能な低軌道を結ぶエレベータ。
それが当たらない軌道の衛星って何だ?


52: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 21:55:32.72 ID:ZeOPO9Hs

何年か前に書かれた本読んだけど
全然実現に向かってないんだよね

CNTが実現できればっていう前提が
結局いつまでたっても現実にならんから

よくあるよね こういう話 特に宇宙関係


54: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 22:28:55.68 ID:rbZgVlaz

>>52
数万メートルのまっすぐな分子なんてCNTじゃなくても不可能だ
そんなCNT作ろうと思ったらナノアセンブラーが必要になる


56: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 22:41:51.74 ID:iMC/qPCl

>>54
別に単一分子じゃなくてもいいんだよ。
単一分子で1キロ以上の長さがあれば大丈夫。1キロもかなりハードルは高いが。


60: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 23:16:47.31 ID:nbPudhPs

>>56
そう思いたいが、ほとんどはシミュレーションもしない単なる
原理なら●●できるはずであるという未来展望(思い込み)でしかない。
前段階の実証テストなら重力の低い他の小惑星で行うこともできるから
それにすら激しく到達できる領域からかけ離れている。
絶対前提条件となる、その1km程度のそれらを量産ではなく試験的に
製造できてから妄想しても激しく遅くない。
ロケット花火で宇宙旅行をみたいな情況に変わりなし。


61: 名無しのひみつ 2014/03/07(金) 23:18:22.20 ID:rbZgVlaz

>>56
単一分子でないと共有結合の強度を最大限に活かすことはできない
分子が小さくなればなるほど、どうやって分子どうしを繋ぐかが問題になる
重量あたりの強度をなるべく落とさずになおかつバラけないように


71: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 01:59:39.37 ID:+cSxjHVO

>>61
ケーブルの撚り方で、摩擦で維持することができるんでしょ。俺が聞いたのは「単一分子で1キロの長さが必要」というもの。
糸や布だって長繊維の物の方が強度はあるんだろうけど、ある程度の長さまで行ったら強度に寄与しなくなるんじゃないか。
摩擦力の方が分子の強度を上回る閾値があるんではないかと思われ。


74: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 03:56:37.42 ID:wDCu2lZv

>>71
撚ると単繊維で見た場合に直線ではなくなる。
すると、二点間では余計にCNT単繊維の長さが必要になる→重量増加→撚った物の破断長は短くなる。

未来技術板の軌道エレベータスレでも「撚ったらいいじゃん」とか言う話は何度か出てるが、
上記の問題に対しての解決案は出てない。


89: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 15:20:36.05 ID:+cSxjHVO

>>74
>>二点間では余計にCNT単繊維の長さが必要になる→重量増加→撚った物の破断長は短くなる
その理論は初めて聞いたな…。考えたこともなかったんで眉唾だったが、深く考えてみたらそうかも…。
じゃあロープも太くなればなるほど、破断長は短くなるって事か?あまり実感として無いが。
ただ経験として、糸やロープをグルグルとほどいていっても元の長さより大幅に長くなった経験はないんだよね。
微妙に長くなる程度で。太さ10cm、3万6千キロの長さのケーブルなら、実際の繊維の長さは何キロなんだろう。


95: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 16:54:41.66 ID:UB0N5m5a

>>89
>じゃあロープも太くなればなるほど、破断長は短くなるって事か?

そうだよ。雑な説明だと、
「太くなれば」というか、繊維を撚る(糸)→糸を撚る(紐)→紐を撚る(ロープ)と、
多重に撚りをかけるほど、破断長は短くなる。
一般的には破断長が問題となるようなギリギリの条件では使わないから問題にならない。

>糸やロープをグルグルとほどいていっても元の長さより大幅に長くなった経験はないんだよね。
ロープ→ストランド→ヤーン→ファイバー(orワイヤ)までほどいて測ってみ。

ちなみに明石海峡大橋のメインケーブル等は、
撚らずに束ねただけの「パラレルワイヤストランド」が使われてる。


73: 名無しのひみつ 2014/03/08(土) 02:30:25.08 ID:WfzWGL3h

シンドラー「やりましょう!」


引用元: 【宇宙】「部分的」宇宙エレベーターの仕組み