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  • 序文

2009年07月26日

宇宙船に小型の彗星を使用してみる 宇宙母艦の可能性

 宇宙を航行するロケットが着陸港を必要とする場合、着陸港を軌道で固定とした場合、相対速度を殺して接近する危険性があります。
 しかし、もし速度を有る程度持つ船が母船となった場合、速度はあまり削がず、進行ベクトルを変更させるだけで収容できます。
 彗星宇宙船が母船となった場合、宇宙を航行しつつロケットを収容、補給させる母船となりうる可能性があります。
 水素は宇宙航行では有利な物質であり、酸素と化学合成させてつかえば噴射速度を稼ぎやすい物質なのです。
 そのほかにも噴射させやすいので原子力推進の推進剤などにも使用できます。
 そのため、彗星は燃料の宝庫となり、宇宙船の途中供給などにはうってつけなのです。

 さらに大質量の彗星であれば、初期や進路変換に推力は必要になりますが、安定したプラットフォームとなるため、宇宙船を物理的にキャッチする器具を装着したり射出させる機器を装着してもそれほど彗星のベクトルの変化は起こらないでしょう。
 
グローブトロッター  

宇宙船に小型の彗星を使用してみる

 宇宙船において燃料の確保はインフラ整備の面でみても大きな労務となります。燃料を採掘し、それをロケットで宇宙空間まで運ばなければいけません。それは地表での行動でも同じですが、ロケットは効率の悪い推進方法と言うことも有り、基本的にあまりいい方法ではないでしょう。

 そこで、いっそ燃料採掘のための彗星に推進装備を取り付け、宇宙船にしてみるとどうでしょうか。
 彗星はほとんどが水です。つまり、酸素と水素は取り出せるのです。
 ただし、それを行うには大量の電気や電解質、そして何よりも熱が必要でしょう。
 これはまず原子力発電を使うことが必要かもしれません。それで莫大な熱とそれによる電気エネルギーの2つを取り出せます。
 電解質は入手しなければいけませんが、電気分解の際に再利用が出来ると思われます。
 それで燃料の水素を入手し、生活のための酸素を入手するのです。
 推進機関はできれば核融合を使用したいところですが、燃料生成に使っている核分裂炉の熱を利用して水素を噴射するのもひとつの利用法かもしれません。
 推進機関とは反対側に宇宙船の設備郡、つまり核分裂炉や各種貯蔵タンク、生活区間、修理などの区間などを設置します。
 核分裂炉は彗星の外壁に採掘区間を設けてそこからパイプラインで氷の供給を行うのが良いでしょう。核分裂炉の近くで燃料採掘を行えば核分裂炉の土台が不安定になり、設備が彗星から剥離します。
 りんごを食べるように、芯を残すべきでしょう。
ボッテガベネタ
 

2009年07月24日

地球に帰るときに注意すること

 宇宙開発が進むと、長期間の地球外天体に滞在したあとで地球に一時的に帰省した人間が必ず出てくるでしょう。
 そのとき、気をつけるべきこととは何でしょうか?
 地球重力はかなり重要です。人間が住める天体はたいてい低重力です。このほうが体の負担を減らせるからです。しかしそれも逆に言えば筋力の減少などさまざまな弊害が発生し、地球に適合しない体になってしまうということです。
 筋力トレーニングや常に筋肉に刺激を与えるペンギン服などの着用などが予防策ですが、まずは何日か地球で安静にする必要があります。そのあとで地球の重力に体を適合させ、ようやく活動できるのです。この点では潜水病治療に似ています。もっとも潜水病の場合では、チャンバーの中で生活してよぶんな空気を取り除く作業ですが、地球帰還とは安静にして体を適合させるという点では同じです。
 そのほかに、宇宙船の加速度で体が変わってしまうという現象もあり、強い加速度を宇宙空間で得るのは得策ではありません。
 宇宙空間に適合するのと地球環境のままでいるというのは相反するものなのかもしれません。

 金魚病気

2009年07月17日

宇宙スクーターを考える

 宇宙のなかに飛び出て生活する際、宇宙空間を移動する手段で軽便なロケットが必要になってくると思われます。近距離の宇宙空間移動や惑星での長距離移動で飛ぶ手段がほしいところなのです。

 まず宇宙での移動としてまずロケットエンジンを考えて見ます。ロケットエンジンは化学反応で推進するタイプがいいでしょう。液体燃料推進ですと噴射速度や推力を変化させられることが可能となるでしょうから液体燃料を採用します。
 燃料は水素と酸素を使います。この組み合わせは燃焼後の推力よりも速度を必要とする際に威力を発揮する組み合わせです。ほかにも混ぜ合わせるだけで噴射速度が得られるものも存在しますが有毒性などが高いために除外します。
 酸素と水素を化合した熱から噴射速度は最高で4km/sぐらいと仮定します。この値より大きく取ろうとすれば推進剤が無駄になるのです。
 そして反応熱から1個の水分子を生成するには約280キロジュールを必要にすると考えます。
 噴射する際に混ぜ合わせる推進剤を、彗星から簡単に入手できる水を仮定します。
 燃料を含めたスクーター質量を800kgと考えれば人間1人が乗るとしても約860kg。それに加速度が0.9Gになるようにしてみると、必要な推力は7497ニュートン。
 それを引き出すには噴射質量は1.8kgです。そしてそれに必要な熱量は1440万ジュールとなり水素、酸素原子が必要なのはともに51個となります。その質量はおそらくは1.35の10の-24乗kgぶんと小さめです。
 最後にどれくらい動力を使えるか考えます。一度の噴射で使用する質量は1kg。よって最初の加速における質量比は1.002
 ですがもし速度が40m/sほど必要とすれば質量比は1.01ほど必要です。
 つまり最初の加速で必要になる質量差は8.5kgです。
 この速度で加速と減速を繰り返し、10セットほど行えるとすれば質量は82kgまで減少します。
 つまり速度40m/sで10回の出発と着陸を行った場合には82kgの消耗が必要になるということです。そのときの推力はおおむね34000ニュートンになり、初期加速度は約3Gになります。最終加速度は4gほどです。

 つまり推進剤と燃料あわせて90kgほどをつめば3~4Gほどの間の加速度で40m/sの速度を出し、10回の加速と減速を可能にするのです。
 天体の脱出速度には及びませんが時速は144キロとなり自動車程度の速度を得られる計算になります。


 タイヤチェンジャー

2009年07月15日

宇宙を制圧されれば

 宇宙の軍事利用はすでにされているといっていいでしょう。
 情報面では言うに及ばず、大陸間弾道弾では大気圏をはるかに越えての移動になるため、相当な高度から落下して攻撃する速度に変えるのです。

 地球の引力により、落下するときの加速度が発生しますが、その加速度は高度が高ければ高いほどより大きな速度を与えます。
 そのため、落下のエネルギーが大きければ、そのエネルギーは位置エネルギーから運動エネルギーに落下することで変換され莫大な運動量になります。衝突するときのエネルギーも生半可ではないでしょう。 核の場合では地表すれすれの高度で爆発すれば強力な威力となります。爆風があるためです。
 しかし、運動エネルギーとそれに見合う質量があれば、地表にぶつかったときにもかなりの威力を見せ、地表から砂塵を巻き起こす厄介なものになります。
 つまり、ただ地球において重いものを、たかい高度から落下させるだけでも驚異的な武器になりえるのです。
 もしこれが精密誘導技術と連動すれば、地表上やその地中いくらかにある目標をすべてに致命的な打撃を与えられる武器が手に入るのです。

 これは宇宙開発黎明期において、打ち上げ質量の増加や打ち上げ自体の一般化が行われると非常に危険度を持つものになると思われます。

 宇宙の権利を不必要に自由にすればテロリズムの脅威度が格段に増すのかもしれません。

 ボッテガベネタ

2009年07月12日

宇宙で水族館が出来るか

 宇宙には意外と水が存在します。特に木星の衛星であるエウロパには氷の下で液体の水や地熱が存在しているという論もあり、辺境の衛星でも戦略資源になりうる水があるのです。
 さて、もしそこに酸素を精製させられれば、もしかしたら地球の生命を海に放すことが可能かも知れません。
 水棲動物の殖民衛星です。
 それができれば、人間によらず、種の存続などの点で利するところが大きいのではないかとおもいます。絶滅種を運び込んで繁殖させる施設を作るのです。
 広い大洋に放した生命がゆっくりと頭数を増やしていき、再び遺伝子に多様性を持っていくのを待ちます。
 そしてある程度数が増えればそこでつくった受精卵を地球に持ち込み、再び繁殖させます。
 できればある程度の頭数もそろえて地球に帰還させてみたいところです。

 しかし、やはりそういう構想ももしかしたら大きな危険があるかもしれません。
 大きな原因が未知のウィルスや細菌です。
 水や地熱があるということはそこになんらかの生命活動ができるということになるのです。原始的生命で酸素を使わない、地熱で代謝をおこなえる生き物が殖民した生物に襲い掛からないとも限りません。未知の病原菌は地球生命の免疫に対応できない行動を起こすことも考えられるため、入念な下準備が必要になるでしょう。
 酸素確保もどうなるかわかりません。氷や水を電気分解して得られるようなシステムをどこまで大規模に作れるかが鍵でしょう。

 AWキッチン

2009年07月10日

宇宙での発電事情

 宇宙において、動力源の確保は急務です。人工重力の発生から生活サイクルの構築のための太陽に近い人工灯まで電力が必要です。
 では宇宙において有効な発電方法とはどういうものになるでしょうか?
 宇宙でおもに使用される発電装備には、太陽電池、原子力電池などの核動力今の主流です。
 まず宇宙でも天体近傍であれば太陽の光をさえぎられることがあるため、日光では単体の発電所を動かすには不利ではあります。その点では核動力の発電は貴重な電力確保となりうるでしょう。まず太陽電池では電力をおおはばに増やすにはパネルを巨大にしていき、パネルの表面積を大きくしていくことになります。
 ですが核動力の場合は熱をある程度生成できるためにその熱を電気学の作用で金属で反応させて電子の流れを得られるので小型で大出力な電池が作れます。
 ですがもっと安全で高出力な発電機を得たいならば太陽光熱発電です。
 これは集光した太陽光を熱媒体に集め、その熱媒体が発生させる蒸気圧によりタービンを回すという構造になっており、熱を利用して溶鉱炉などにも応用が可能です。つまり工場設備があるステーションにはきわめて有効な発電システムになります。
 さらに安全性も大きく、核のように暴走したり放射能が漏れることも比較的少ないでしょう。
 地球周回軌道などに乗った場合、いくつかの同型機で地球を取りかこむように配置すれば、宇宙発電の不利な点を抑えられます。
 発電効率もよいとされ、将来宇宙には有望な発電システムとなることでしょう。

 ボッテガベネタ

2009年07月08日

宇宙に浮かぶ資源小惑星を実現する

 宇宙には鉱物資源が眠っているとおもわれる小惑星が火星と木星の間に多数存在しています。
 一時は大昔に何らかの事件で破壊された惑星の破片ではないかともいわれたその小惑星体から地球生活圏にまるごと一体はこびこめればそれだけでも大きな事業となりえます。

 まず地球の近くで大きな小惑星といえば小惑星体の4小惑星、セレス、パラス、ジュノー、ヴェスタです。
 これらにまずロケットブースターを取り付けて一気に軌道変換をかけるのです。
 そうして地球の生活圏に到達すれば適切な距離を保てる軌道に再び変換します。

 まずロケットブースターですが、これは2種類の建造方法があります。まずは宇宙船などを建造する感覚でブースターを作り、そして小惑星まで自前のエンジンで航行するのです。到着したらブースターと小惑星をドッキングさせて軌道変換の準備に入るのです。複数のブースターを取り付けると思われるため、綿密な航法計画を立てる必要があるでしょう。ドッキングに失敗する可能性などがあり、リスクは大きいかと思います。
 もうひとつは小惑星にロケットブースターを建造してしまえばいいという案です。これだと純粋なブースターのみを作ればよく、個別に宇宙船としての機能を持たせずともよいということになります。つまり余分な建造をせずにすむわけです。ところがそれを行うには建設機器を小惑星まで持ち込まなければならず、余分に時間や設備がかかるでしょう。費用や労力がかかる方法になります。

 さて次に軌道に乗せる段階ですが、これも緻密に計算された軌道を取らせなければ行けあせん。地球や人間の居住する天体に墜落させてしまえば人類に重大な危機が訪れます。かといっておかしな方向に飛んでいって太陽に落ちたり太陽系から離脱させてしまうと人類が大損です。
 妥当なのが火星に周回させる軌道を取らせることで、地球から小惑星の重力で引き起こされる潮汐の影響から守る意味合いがあります。もちろん地球に落着させづらくさせるのと移動距離を短縮させるという意味合いもあります。

 ですがここで理解したいのは人類が大きな初期投資をした後で大きな利益を期待して採掘を開始させるのは無理があるかも知れません。投資分を取り戻せるかわからないのです。
 大きな経済体制の改革があれば可能な計画なのかもしれません。

 デトスルー

2009年07月06日

宇宙の玄関としての大気圏内人工衛星

 第一宇宙速度とは落ちつつも地表に落着しない速度であります。
 これは主に人工衛星の地球周回に用いられる速度で、この速度を下回れば衛星は地峡に激突する運命となります。
 ですが、もし、これに準じる速度が大気圏内に存在し、いわば踏み台として宇宙への中継港の機能を果たせたとしたら、どうなるでしょう。

 大気圏内での速度はマッハ20程度に換算され、常に大きな速度を出すことになります。これが大気圏内で周回するとなれば大きな技術的な壁となるでしょう。
 現用ロケットエンジンでもマッハ20が出せるのは秒単位です。そのためまず動力を特殊なものにしなければまず無理でしょう。
 1000キロリットルの空気排出でもし最大級の出力を持つ原子炉を搭載できたとすれば熱出力を3.9×10^9ジュールとして推力は64×10^6ニュートンほどであり、1000トンの物体を64m/s^2だけの加速度で動かせるという計算になるでしょう。
 実際はマッハ20の速度を出すために軽量に製作されると思われるため、もっと加速度は大きく取れると思われます。

 そして衛星速度まで加速された巨人機は宇宙往還機の駅として利用されると考えられます。遠くから上昇した往還機は空中で巨人機に空中キャッチされ一時格納されます。そして燃料などを補給しますが、それ以上に重要なのは巨人機に格納されているという事実です。巨人機は秒速7.9キロ台で地球を周回するため、巨人機から投げ出されるように空中で動力発進させたロケット機は軽々と衛星周回速度を持つことになり、短時間かつ少ない燃料消費で宇宙まで飛べると思われます。実際は地球の遠心力などにも左右されると思われますが、それは軌道投入点で影響することであり、軌道投入という時点ではそれほどでもないかもしれません。
 
 帰還時でも、大気圏に突入する際により高い高度にいてくれる巨人機があれば熱問題も短時間ですむでしょう。突入した後すぐに巨人機へ収容してもらえればいいのです。 
 これであれば宇宙往還機も負担がかなり軽減されます。

 ですが問題点には、莫大な熱量を必要にする動力源が核であること、一度墜落か高度低下を起こした場合に、出せる加速度を最大にしても高度を再び取り戻せるのか。という安全面です。墜落してもかなりの損害が出る恐れがあるため、海上に上手く落とさなければなりません。設備や外壁の修繕や点検も空中であれば難しい問題でしょう。

 シャンデール

2009年07月04日

宇宙における偵察衛星の氾濫

 最近、さまざまな観測衛星の性能向上のニュースが入ります。検索エンジンの衛星写真が国の防衛機密に肉薄できると騒がれた件もあるほどに。
 ですがもし宇宙開発が進み、衛星を打ち上げるコストが大幅に削減することを可能にしたとして、地球になにか大きな影響があるでしょうか。
 
 たとえば、一小企業に一衛星の時代が到来し、大企業はその大きさに比例して衛星の数を持ったとすると、そこに現代技術でつくられた民間の高性能望遠鏡を搭載したとすれば、3機以上で汎地球規模の地表偵察が可能になるでしょう。つまり光学的に遮蔽されなければ私的な時間を暴きかねないということにつながるのではないでしょうか?
 赤外線探知カメラであれば赤外線をコンピュータ処理で解析されるかもしれません。こうなれば熱を防護させなければどこに人がいるかがわかってしまうのです。
 衛星偵察にも欠点はあり、理論上では天候で偵察精度が左右されるということです。ですがそれはぎゃくにいえば天候に縛られた行動をとらなければ偵察衛星から逃れられないのです。
 大規模な天候悪化が行動する範囲におよべばそれに越したこともありませんが、もしレーダー偵察が性能向上すればそれも無意味です。

 いまあるインターネットとは逆に、完全な監視防御策がなくなります。

 偵察衛星は地球探査には大いに貢献できますが、偵察の分野で野放しな成長は危険かもしれません。

 優香 茶のしずく

2009年07月01日

地球の宇宙発着港

本格的な宇宙往還機が実用化されたとして、その発着場である宇宙港はどのようなものになるでしょうか。

 立地条件としては赤道方向に、そして東側に大きな海あるいは平原がひろがっているところです。
 不時着した場合などで人的被害を食い止めるためです 

 まず宇宙往還機を発着させる長大な滑走路が必要でしょう。宇宙往還機のエンジンがどのように実用化されるのかはわかりかねますが、おそらく人類が飛ばしてきた動力航空機のなかでも屈指の速度を誇ることは目に見えていますので高速性能を追及した機体設計をしなければいけなくなると思われます。そして、それは着陸時の速度を引き上げることとなり、着陸時の滑走距離も長くなると思われます。

 つぎにその往還機を整備するための設備と、部品を集積するか生産するかの設備が必要です。大気圏突入用装備やロケットエンジン系は特に念入りな調整や部品交換が必要と思われます。そしてもし往還機が人工衛星などの修理を行うことも考えて宇宙関連の機器の部品は確保できるように開発施設や生産施設を集めておきたいです。

 つぎはデータ処理設備です。宇宙での実験結果や新しい運用条の教訓を研究施設に送るかあるいは自前で処理できる機関がほしいです。

 最後に人材訓練設備も必要になってきます。民間の観光客から企業のテストパイロットまで、様々な人間が宇宙における技能をそこで身につけます。

 

 スペースポートは必然的に巨大な都市の様相を見せるのです。

 ボッテガベネタ