1: 2017/11/05(日) 15:57:12.27 ID:CAP_USER
宇宙空間で推進力を得る次世代の技術として、太陽風の荷電粒子を利用する「エレクトリックセイル(電気帆)」への関心が次第に高まっている。
すでに実証済みの「太陽帆」とは異なる技術で、いまだ宇宙での実績はないが、米航空宇宙局(NASA)のプロジェクトにも採用されるなど、
実現する日が近づきつつあるようだ。

〈エレクトリックセイルの仕組み〉

太陽は荷電粒子(主に電子と陽子)を絶えず放出しており、この荷電粒子の連続的な流れが太陽風と呼ばれる。
エレクトリックセイルは、回転する多数の長いワイヤーを帯電させ、太陽風に対して正の電位に保つことで、太陽風の陽子と反発して推進力が生み出される。

太陽風の圧力は極めて小さいため、推進に必要な電位を得るにはワイヤーを長く伸ばす必要がある。
そこで、毛髪より細い25ミクロン(毛髪は約50〜100ミクロン)のワイヤーを20kmも伸ばすシステムが構想されている。

〈従来の太陽帆との違い〉

いっぽうの太陽帆は、太陽が発する光子(光を構成する素粒子)を薄膜に反射させ、光の入射方向と逆向きの力を発生させて推進力を得る。
薄膜に生じる力は帆の面積と光圧力に比例するため、十分な推進力を得るためには薄膜の面積を大きくする必要がある。

また、光圧力は光源からの距離の二乗に反比例するため、太陽からの距離が離れるほど、加速が弱まっていく。
これに対し、太陽風の届く範囲(太陽圏)の中では荷電粒子の量が一定しているため、エレクトリックセイルは一定の加速を維持できるメリットがある。

続きはソースで

画像:太陽風の荷電粒子を利用する推進システム「エレクトリックセイル(電気帆)」 Credit: NASA
http://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2017/11/HERTS-thumb-720xauto.jpg

関連動画:
Heliopause Electrostatic Rapid Transit System
https://youtu.be/xuqYvEcgJsA



ニューズウィーク日本版
http://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2017/11/50-16.php
ダウンロード (2)


引用元: 【宇宙】太陽風の荷電粒子を受け推進する「電気帆」:50機で小惑星群を探査する構想も

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3: 2017/11/05(日) 16:25:32.80 ID:Q4a29tTV
>>1
太陽系の外方向しか移動できないんじゃね!?

7: 2017/11/05(日) 16:48:34.24 ID:VQ7Tvr+C
>>3
太陽の近くに滑車を静止させてだな

9: 2017/11/05(日) 16:53:41.66 ID:age6WG/u
>>3 荷電粒子(太陽からの陽子)に対する反発力を使うからね。
帆の部分を負に帯電させれば力の向きも反転して太陽に向かって進む。

…ごめん、これはウソ。

10: 2017/11/05(日) 17:00:39.13 ID:Q4a29tTV
ヨットが風上へ登れるように、帆の角度制御でどっちでも移動できるといいがなぁ。

11: 2017/11/05(日) 17:19:47.33 ID:V6fZD7tW
マグネティックセイルが、プラズマの展開どうするべってしてる間に
やっぱ実物のワイヤーでやった方がいいなとなったか

14: 2017/11/05(日) 19:43:00.72 ID:IkflzxHR
ソーラーセイルって名前はやめたんだ

31: 2017/11/07(火) 17:50:15.44 ID:8dJirIi7
>>14

やめてはいない
別物

16: 2017/11/05(日) 20:54:35.28 ID:Zr2il2tx
そういやイカロス君二世はどうなってんの?

34: 2017/11/07(火) 17:55:10.03 ID:8dJirIi7
>>16
はやぶさ2のデータを利用しようとしてるので
はやぶさ2がどうかならんことには次に動けない

17: 2017/11/05(日) 21:09:54.81 ID:akBEYgm9
1.これ日本はもうやってたような
2.ヨットは風上に推進できると思う。
  これ日本の千石船でも出来ていたと読んだ覚えがある。
  まして西欧のクルーザーは楽勝だったと思う。

21: 2017/11/06(月) 21:08:44.28 ID:6QQnKaSl
>>17
空気のない宇宙では帆走の力学は使えない。

22: 2017/11/07(火) 02:05:01.48 ID:qOmg8q8u
ヨットは水の抵抗がないと風上に向かえないんじゃない?

57: 2017/11/08(水) 10:19:15.01 ID:nzSV/OP0
>>22
帆船が風上に推進できる原理は飛行機が飛ぶ原理と同じ。翼面の表裏を通る空気の気圧差による浮力。船はそれを三角帆で前向きに発生させる。水の抵抗は関係ない。

58: 2017/11/08(水) 10:28:48.28 ID:cAYXGz05
>>57
これが間違いなぐらい自分にも判る キールのついてないタライでやってみれば?

59: 2017/11/08(水) 10:34:57.15 ID:nzSV/OP0
>>58
水の抵抗は横向きの力を押さえつけて横に流されるのを防ぐだけ。推進力の源泉ではない。

61: 2017/11/08(水) 10:51:12.47 ID:a6eYf8FG
>>57
「帆船が風上に推進できる原理は飛行機が飛ぶ原理と同じ」というのはあっていますが、その後の知識はすべて間違ってます

23: 2017/11/07(火) 02:28:44.90 ID:uK9NvOVW
宇宙だと水の代わりに軌道速度というのがあるので、軌道速度を加速すれば
太陽系の外側へ、減速すれば内側へ行ける。
減速する方法があるかどうかが問題。

24: 2017/11/07(火) 07:54:43.06 ID:G8hN7jcM
>>23
帆の向きで、軌道速度の減速は可能

35: 2017/11/07(火) 19:59:29.43 ID:qOmg8q8u
>>23
軌道速度を下回ると太陽に落ちてゆくという理解でいいのかな?

25: 2017/11/07(火) 08:54:20.47 ID:9cfydoOn
ワイヤーを帯電させる電源はやはりソーラーパネルなのかな?
あまりでかくするとその輻射圧だけでも進路が狂いそうなほどの低加速だな

26: 2017/11/07(火) 12:20:01.31 ID:5D9tkUZI
イカロスのセイルはソーラー電力セイルの前段階という位置づけだったと思う
軽量なソーラパネルを目指したら結果として遠心力で展開する帆になるかも

28: 2017/11/07(火) 16:10:41.28 ID:HXsF16jW
50機の連凧を予想したのに違ったか

29: 2017/11/07(火) 17:35:39.09 ID:OxS/foIm
>>28
凧ではなく、やはりセーリングボートの力学を考えたほうがいいと思う
センターボードによる風下への押し下げへの抵抗は太陽の重力が使える

太陽を周回するコースなら「ウィンドアビーム」で走れるし、太陽から離れるコースなら「ランニング」の帆走ができる
太陽重力(=センターボード抵抗)が充分大きい場所なら、太陽に近づく方向にクロースホールドで加速が可能だと思う
しかも、クロースホールドなら単に押されるランニング帆走よりも高速で航走できる

30: 2017/11/07(火) 17:43:33.49 ID:J6MCzRKV
太陽以外の太陽風もどきでフラフラどこ行くかわかんねー
ってことにはならんの?

36: 2017/11/07(火) 21:27:27.92 ID:sLYe0Os1
>>30
それは水面上のセーリング・ボートでも一緒だよ
まさか、自然の海上でも常に一定の方向から一定の風速の風が吹いてるなんて、思ってないでしょw?

37: 2017/11/07(火) 22:39:39.11 ID:XYbxcLCY
1ミリメートル毎秒毎秒ってことはほぼ1万分の1Gか

そんな微弱な加速度でも1年続けば秒速30キロを超えてその間に5億キロ近く進むんだよな

38: 2017/11/07(火) 23:04:16.45 ID:WC3YkD4u
>>1
太陽風なんてフレア1発で何百倍も密度が変わるものを動力源に使ったら
速度コントロールがむちゃくちゃ難しいだろうに

39: 2017/11/07(火) 23:14:24.76 ID:sLYe0Os1
>>38
「自然風」を相手にしたセイリングはもっと大雑把ですよ
陽子流ならリアルタイムのフィードフォワード制御が可能だから、どうということはありませんw

41: 2017/11/07(火) 23:22:33.19 ID:WC3YkD4u
>>39
そうかなぁ
空気流とのアナロジーは危険だと思うけどな
高精度の軌道投入が必要なクリティカルシーンで
しかも地球とリアルタイム通信出来ない距離の場合
どれだけの性能の制御系が必要か考えると楽観は出来ないな

42: 2017/11/07(火) 23:33:36.56 ID:sLYe0Os1
>>41
制御が地球で行われていたら、それは危ういでしょう
でも、陽子流は光速ではありません。太陽フレアでも磁気嵐はガンマ線よりも遅くて、フレア発生の翌日来るでしょ?

まぁ、自然風セイリングとの対比は少々荒っぽいですが、光と違って陽子セイルは「光で見て」から「風が到達する前」に制御できますから、制御し易いと思いますよ
しかも駆動方式上、「突風」でもセイルや支持懸架にかかる圧力は非常に少ないと思います。

44: 2017/11/07(火) 23:47:07.05 ID:WC3YkD4u
>>42
宇宙機への粒子の到達時期予測は正確で超広範囲な太陽風観測施設が無いと無理だよね

40: 2017/11/07(火) 23:21:28.11 ID:AO0ujegE
ワイヤーに流す電気を減らして反発力を下げればいいんだ

45: 2017/11/07(火) 23:49:02.20 ID:ikWDFREZ
太陽風って無茶苦茶暑くないんか?
帆とかデロリンと溶けて無くなっちゃわない?

60: 2017/11/08(水) 10:41:37.47 ID:fFu2WsfM
風上にと書いてるだろうがw 勝手に仮定を変えるじゃない
スカラーとベクトルの違いだ