-宇宙-コミュのリニアモーター宇宙エレベーター

スペースシャトルは高度２００ｋｍで、８ｋｍ/ｓの速度で周回する。そこで、図２のような断面のリニアモーターの軌道を、地球を一周するように設置、これを周速、８ｋｍ/ｓ　で回転させる。そうすれば、遠心力が発生し、このリニアモーターの軌道は地上に落ちて来る事は無い。

そしてこの軌道の中を、図３のようなリニアモーターカー（赤）を軌道の回転方向とは逆の方向に、８ｋｍ/ｓで走らせる。そうすれば、このリニアモーターカーは地上から見れば静止している。

そこで、この停止しているリニアモーターカーから、地上にカーボンナノチューブを垂らせば、宇宙エレベーターとして使える。

宇宙に上がろうとする宇宙船は、この地上に垂らされたカーボンナノチューブを登って高度２００ｋｍまで上がり、周速８ｋｍ/ｓで回転するリニアモーターの軌道に、磁石でくっつけば、宇宙船は８ｋｍ/ｓの周回速度を得られる。つまり、宇宙船は、ロケットを噴射する事なく、地球の周回軌道に乗る事ができる。

よく知られている静止軌道から垂らす方式の宇宙エレベーターは、赤道上の高度約35786kmから垂らさねばならず、高度が高すぎて、カーボンナノチューブでも強度が不足する。

それに対して、このリニアモーター宇宙エレベーターは、わずか２００ｋｍの高さから垂らすだけでよいので、十分な強度を保って垂らす事ができる。

コメント(54)

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[15] mixiユーザー 12月29日 00:16

>>[013]
設置方法じゃなくて、それを動かす動力は？
レール自体を地球に沿って動かす動力だよ？

[17] mixiユーザー 12月29日 00:19

>>[15]

宇宙は真空ですから、一度動き出すと、空気抵抗など無いので、動力なしで回転し続けます。

[18] mixiユーザー 12月29日 00:41

>>[11]

この200ｋｍの高さの、カーテンレールのような、リニアモーターのレールの長さは、

地球の円周、４万ｋｍに、（200+200）*π＝1256（ｋｍ）を足して、

４万+1256＝４万１２５６（ｋｍ）でしょうか。

[19] mixiユーザー 12月29日 00:53

>>[017]
高度２００ｋｍは、熱圏で、ＮＡＳＡの基準では、確かに宇宙空間ではありますが・・・空気抵抗は？
あと、垂らしたカーボンナノチューブには、大気の影響があるのでは？

[20] mixiユーザー 12月29日 02:12

レールをつなぐまでに要する労力はどのくらいかかるのか考えたことありますか？
(というか繋がる前に分解します)

[21] mixiユーザー 12月29日 02:27

>>[020]
予想される回答は、構想段階だから無視するか、天才の足を引っ張るな、凡人！でしょうね。

[22] mixiユーザー 12月29日 21:43

（図１）のように、宇宙エレベーターが一つだけだと、宇宙レールが下に引っ張られ、（図２）のようになり、ついには、大気圏に突入しかねない。

そこで、（図３）のように、反対側にも宇宙エレベーターを設置してバランスを取る。

[23] mixiユーザー 12月29日 21:46

>>[20]

ただ、分解すると言うだけでなく、なぜ、分解するか、科学的に説明しないとな。ここは真面目に宇宙論を語るコミュなのだから。

[24] mixiユーザー 12月29日 22:12

地球の赤道での自転の接線速度は、０．４６５ｋｍ/ｓ　だそうだ。
リニアモーターカーの速度は、（４．１２/４）倍して、０．４７９ｋｍ/ｓ　
リニアモーターのレールの速度は、８ｋｍ/ｓ
従って、図のような速度の関係に成る。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
http://hooktail.maxwell.jp/bbslog/24160.html

重力定数：G = 6.67 × 10^(- 11) [m^3/kg・s^2] 地球の質量：M = 5.975 × 10^(24) [kg] 地球の半径：R = 6371 × 10^3 [m] 地球の自転角速度：ω = 0.73 × 10^(- 4) [rad/s]

とすると，地球の第１宇宙速度（地球の表面で重力とバランスする円軌道速度：大気抵抗無視）の大きさは，

V1 = √(G M / R) = 7909 [m/s]

で，地球の赤道での自転の接線速度の大きさ，

V = R ω = 465 [m/s]

より，

V1 - V = 7444 [m/s]

が，実際に必要な速度増分量になります．つまり，東向きに打ち上げることで，約６パーセントがかせげます．
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

[25] mixiユーザー 12月29日 22:59

（図１）のように、昇降機（緑）に載せられ、軌道まで上げられた宇宙船（黄色）は、
リニアモーターカー（水色）と結合する。

（図２）のように、リニアモーターカー（水色）は、宇宙レールと同じ、秒速８ｋｍ/ｓ　まで加速する。

そうなれば、宇宙船（黄色）は、リニアモーターカー（水色）と切り離されても、地球の周回軌道に乗る事ができる。

宇宙船（黄色）が地上に帰還するには、逆の事をやれば良い。すなわち、リニアモーターカー（水色）とドッキングし、速度を落とし、

（図１）のように、昇降機（緑）に載り、地上まで降りれば良い。使用するのは電気エネルギーだけなので、エネルギー効率が良い。

[27] mixiユーザー 12月31日 18:50

これは結構アリですね。

問題は剛性です。

内部を-8km/s(対地速度ゼロ)で移動するエレベーターの上部ステーションは当然無重力ではなく、その下にぶら下がるテザーやゴンドラの重さも含めて普通に地面に向かって引かれるので、リング軌道はそれを支えられるだけの剛性が必要です。

で、それを支えられるだけの剛性があるならば、このリング軌道はそもそも8km/sで公転(周回)する必要が全くない(0km/s)のではないでしょうか？

リング軌道だけなら僅かな剛性でも、公転せずとも、その構造でもってバランスを取って衛星軌道に浮いていられるんじゃないですか。

だから必要なのはエレベーターを支えられる強度です。
局所的に見れば一直線であり、全体の大きさから見れば糸みたいな太さしかない筈のリングに、エレベーターの重さに引かれても、崩壊し始めるほどたわまない剛性を十分持たせられるかどうかにかかっていますね。

あとはデブリです。
大構造物過ぎて、避けてかわすというのは無理でしょうから。

[28] mixiユーザー 12月31日 19:01

リング状の構造物は軌道にのってる訳ではないので、回転しようがしまいが位置を保つ仕組みが必要ですよ

[29] mixiユーザー 12月31日 20:00

確かに、地球が重力的に完全な球体で、他の天体からの摂動が無くて、完璧にバランスの良い位置にリングを置けたならともかく、現実的には常時ちょっとずつ、或いはたまにドカンッとスラスター噴かさなきゃでしょうね。
定期的な推進材補充も考えなきゃだから、その上でコスパが見合うかどうか考えなきゃですね。

[30] mixiユーザー 01月04日 17:51

図のように、４方向から、テザー（長く強靭な紐）で引っ張ってれば、カーテンレール状のレールは位置を保てる。

ただ、これは、橋で言えば吊り橋だ。従って部材には圧縮力ではなく、引っ張り力がかかる。だから回転させて遠心力で部材に張力を与えている。

[31] mixiユーザー 01月04日 18:03

彼ならできる。

[32] mixiユーザー 01月04日 19:25

静止軌道からテザーを垂らす方式の宇宙エレベーターに比べて、このリニアモーター宇宙エレベーターの利点は、200ｋｍの高さに宇宙船を打ち上げ、そして回収する事ができる点だ。

静止軌道からテザーを垂らす方式の宇宙エレベーターは、地球の接線方向の速度がゼロなので、持ち上げる事はできるが、接線方向に加速する事はできないし、接線方向に周回する宇宙船を回収する事もできない。

静止軌道からテザーを垂らす方式の宇宙エレベーターが、このリニアモーター宇宙エレベーターよりも優れた点は、可動部分が少ないので故障が少ないだろうと言う事と、静止衛星を打ち上げる事ができる点だ。

[33] mixiユーザー 01月06日 12:32

（図１）のように、昇降機（緑）の中心近くに宇宙船（黄）を載せた方が良い。

宇宙船（黄）を昇降機（緑）から、加速用リニアモーターカー（水色）に載せ変えるには、（図２）、（図３）のような、トロリを使えば良い。

[34] mixiユーザー 01月08日 17:56

リニアの軌道の中に、リニアモーターカーを入れる現在の設計では、万一、リニアモーターカーが故障した時、どうしようもない。故障は想定外と言うわけにはいかない。

そこで、図のような、シャトルの天井にリニアモーターを取り付け、軌道の下に取り付けられたレールに吊り下げ、モノレールのように走らせ、万一故障した時はレールから切り離して、地上に着陸できるようにする。

[36] mixiユーザー 01月08日 19:44

（図１）のようなスペースシャトル１の天井に、リニアモーター３を取り付け、リニアモーターの軌道２に吊り下げる。

リニアモーターが故障すれば（図２）のように、リニアモーターを開いて、軌道から切り離す。

（図３）は側面図。

[37] mixiユーザー 01月11日 00:34

宇宙リニアモーターの軌道（レール）は、[36]の図では、Ｉビームを使っているが、Ｉビームは無いな。地上でトロリをトロトロ走らせるわけではないからな。

軌道レールは、パイプが良い。（図１）の、１のパイプだ。パイプ１に、リニアモーター２を巻きつけて走らせれば良い。

（図２）は、リニアモーターにシャトル１がドッキングした図。

（図３）は、リニアモーターが故障したので、緊急に、リニアモーターを起動レールから、引き離しているところ。爆発ボルトで結合を解き、スラスターで、軌道レールから離せば良い。

[38] mixiユーザー 01月11日 21:46

パチンコと麻雀で勝つ方法考えて教えてくれ～

[39] mixiユーザー 01月12日 00:13

私は現在の人類の為ではなく、百年後の人類の為に設計図を描いている。現在の人類には、リニアモーター宇宙エレベーターは無理だが、百年後なら実現できるし、実現しなければならない。

[40] mixiユーザー 01月13日 03:36

実現しなければならない、とまでは思いませんがガンダム00だったかな？
あの世界観が異常にリアルでなんか怖かったですね…。
色々ハードルは高そうですが興味はあります。その前にスペースデブリをなんとかしないとですね。

[41] mixiユーザー 01月13日 09:21

>>[40]

「この男には・・、関わらない方がいい・・」

[43] mixiユーザー 01月13日 11:17

グーグルのスケッチアップで描いてみた。スケッチアップはＣＡＤではなく、プレゼンに使うのが本来の使い方らしい。だから、ここで使うのに向いているわけだ。しかも、フリーソフトだ。便利な世の中になったものだ。

[44] mixiユーザー 01月13日 12:15

リニアモーターが故障したので、３方向に分離させた図。分離したリニアモーターは、接線速度が無いので地上に落下する。だからエレベータのテザーの地上係留地は、海上に造る必要が有る。テザーや故障したリニアモーターが落ちて来るからだ。

重要な事は軌道レールを守る事だ。リニアモーターは再び打ち上げて軌道上で組み立てれば良い。

[45] mixiユーザー 01月13日 12:25

リニアモーターは無人にすれば良いが、メンテナンス要員が居れば、シャトルで帰還させる予定だ。もしシャトルに乗り移るのに失敗したら、宇宙服を着たままスカイダイビングで帰還しなければならなくなる。

高度３９ｋｍからのスカイダイビングは可能らしい。２００ｋｍはどうかな？

[46] mixiユーザー 01月13日 18:39

アイデアは面白いけれど、地球一周分以上のリニアの軌道を建設するコストが大変だと考えます。

特に資材の輸送に何回ロケットを打ち上げなければならないのか？

その経費をもっと別の研究開発に充てた方が賢明に思えます。

小生としては、地球と月とを一本のロープ（相当の強度が必要かもしれませんが）をループに渡し、月は常時地球と正対しているので、索道かロープウェイのような装置を設置して、資材の運搬を容易し、いずれそれを月と地球を結ぶトンネル状の道を作ったらどうかと考えます。

地球か月の両方、あるいはどちらかに動力基地を建設すれば、ロケットの打ち上げは必要なくなりますから…。

[48] mixiユーザー 01月13日 20:23

テザー付きリニアモーターと軌道

SkechUPに慣れるのが大変だ。この絵を描くのに何時間も掛かった。

[49] mixiユーザー 01月13日 21:42

この絵の方が感じが出てるな。

[50] mixiユーザー 01月14日 22:16

>>[40]
> スペースデブリをなんとかしないとですね。

デブリについては、
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
http://www.jsforum.or.jp/technic/debris.html

スペースデブリも人工衛星等と同様、様々な軌道に存在するため、地球重力や大気抵抗により、落下し、大気との摩擦熱により消滅するものがあります。地球を取り巻く大気は、太陽活動により厚さが変動。例えば、太陽活動が活発な時には大気の厚みが増し、より早く、より多くのスペースデブリが落下することが知られています。

a)高度200km以下のものは、数日で大気圏に落下、消滅
b)200～600kmのものは、数年で落下、消滅
c)600～800kmのものは、数十年で落下、消滅
d)800km以上のものは、数百年で落下、消滅
e)静止軌道（36,000km）以上のものは、永久に落下することは無い。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
http://keisan.casio.jp/has10/SpecExec.cgi?id=system/2006/1257609530
高度と気圧の計算サイト

２ hpaで、１００ｋｍ、０．２ hPaで、高度１８０ｋｍです。つまり、高度１００ｋｍでは、高度１８０ｋｍの１０倍も大気が濃いわけです。空気密度が１０倍と言う事です。空気抵抗も１０倍に成ります。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
空気抵抗計算式

空気抵抗＝（１/２）＊空気密度＊抵抗係数＊正面投影面積＊速度^２

正面投影面積と言うのは、飛行する物体が空気にぶつかる正面の面積の事です。しかし宇宙リニアモーターの軌道は円環ですから、空気にぶつかる正面といったものは有りません。つまり正面投影面積はゼロです。

空気抵抗の式に、正面投影面積ゼロを代入すれば、その答えはゼロですから、秒速８ｋｍ/ｓで走る宇宙リニアモーターの軌道の空気抵抗はゼロに成ります。もちろん、実際には軌道の側面の粘性抵抗が有りますから、空気抵抗はゼロには成りませんが、空気抵抗は非常に小さいでしょう。

ですから、宇宙リニアモーターの軌道は地上から１００ｋｍの高度に建設すれば良いと思います。１００ｋｍの高度ならテザーの長さも１００ｋｍで済みますし、１００ｋｍの高度のデブリは空気抵抗で速度を失い、高度が下がり、濃い大気の中に突入して消滅してしまうので、軌道にデブリが衝突する心配をしなくて済みます。

[51] mixiユーザー 01月16日 00:03

リニアモーターが故障したら、リニアモーターを３分割に分離して、海上に落下させるのは良いとして、問題は、リニアモーターにメンテナンスの為に乗っている乗組員を、１００ｋｍの高さから、どうやって安全に脱出させるかだ。

図のように、３分割したリニアモーターに分乗して１００ｋｍの高さから滑空して降り、高度２０００ｍぐらいで射出座席でリニアモーターから脱出して、パラシュートで海に落ちたら良いだろう。赤道下の海なので海に落ちても凍死する心配は無い。

[52] mixiユーザー 01月16日 00:09

同じく、リニアモーター

[53] mixiユーザー 01月19日 01:15

>>[50]
問題はそれだけじゃないと思います。
ここからは私の発想のみで述べますね。
気象をはじめ、通信、科学、軍事衛星と様々な人口衛星がありますが、
意外と「目に見えない国境」があるのではと睨んでいます。
突拍子のない事かもですが、宇宙条約自体とても曖昧でいわゆる宇宙権のようなものが既に存在していても不思議ではないかと。

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