-宇宙-コミュの宇宙エレベーターを用いた耐熱タイルの不要なスペースシャトル

スペースシャトルが運用中止に追い込まれた理由は、二つある。一つは、重量の重いシャトルを周回軌道に乗せる為、秒速８ｋｍ/ｓ、高度２００ｋｍから、９００ｋｍにまで、打ち上げなければならない事。その為に、大量の燃料を必要とし、ますます重くなったシャトルを打ち上げる為、強力な固体燃料ブースターを必要とし、これがチャレンジャー号事故の原因となった。

もう一つは、耐熱タイルの問題。これがコロンビア号事故の原因となった。
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wiki スペースシャトル

耐熱タイル [編集]
　オービタは機体を軽量にするために、基本的に航空機と同様のアルミニウムで出来ているが、アルミニウムという素材はわずか200度程度の温度で柔らかくなってしまい、大気圏再突入時に発生する1600度以上の熱に耐える事は出来ない。

そこで、断熱材として素材にシリカガラス繊維を用いた耐熱タイルが開発された。シリカは熱を伝える速度が非常に遅いので、それを用いた耐熱タイルを用いれば機体のアルミを護ることができるのである。

こうして素材選択や接着方法の開発が難航した耐熱タイルであるが、やはりスペースシャトルの弱点のひとつとなり、繰り返される飛行において何度も脱落を起こし、大事故の原因にもなった。

安全確保のため、帰還後の点検で毎回毎回タイルひとつひとつの状況や履歴を記録しつつ手作業で検査・修復しなければならず、シャトルの不安要因のひとつ、大きな重荷のひとつとしてつきまとうことになった。
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従って、秒速８ｋｍ/ｓに加速する必要がなく、さらに帰還時に、耐熱タイルを必要とせずに、大気圏に突入して帰還できるなら、スペースシャトルの設計と運用は、ずいぶんと楽になる。つまりシャトルは経済的な輸送機関となり、継続して運航されるだろう。

宇宙エレベーターと一緒に運用すれば、耐熱タイルの不要なスペースシャトルが可能だ。

まず、シャトルを垂直に打ち上げ、宇宙エレベーターとドッキングさせる。この時、シャトルは垂直に打ち上げるだけだから、接線方向に、８ｋｍ/ｓもの速度を出す必要が無く、従って、必要な燃料も少なくて済み、その分、シャトル全体の重量も軽くて済む。

（図１）公転速度ｖ１、自転による接線速度ｖ２の、宇宙エレベーターとシャトル（赤）をドッキングさせる。宇宙エレベーターの公転速度ｖ１と接線速度ｖ２が同じなら、ｖ１-ｖ２＝０　となり、シャトルはドッキング可能だ。

（図２）シャトルが帰還するにはエレベーターから切り離すだけで良い。宇宙エレベーターから切り離されたシャトルは、接線速度ゼロなので、減速の必要は無く、従って大気との摩擦による発熱も無く、従って耐熱タイルも不要だ。

コメント(31)

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[1] mixiユーザー 12月23日 12:30

また、与太話が始まった・・・

[2] mixiユーザー 12月23日 14:55

自分の日記でやってくれ。

[3] mixiユーザー 12月23日 15:55

↑に賛同！

[4] mixiユーザー 12月23日 17:33

その宇宙エレベーターの高度はどれぐらいですか？

[5] mixiユーザー 12月23日 18:16

>>[4]

高度が高ければ、高いほど、ｖ１も遅くなり、従って、ｖ２も遅くて済み、従って、ドッキングも余裕をもって、やれますね。もしドッキングに失敗したら、次のチャンスは無く、シャトルは地上に引き返さねばなりません。

ですから、宇宙エレベーターの高度は、ドッキングを確実にやれる時間は、どれだけ必要かによって決まります。

[6] mixiユーザー 12月23日 19:05

トピ文の（図１）、（図２）は変だ。エレベーターの回転中心に対して、バランスが取れてない。これではうまく回転しない。

そこで、（図３）のように、改造する。（図４）のように、シャトル（赤）がドッキングしたら、重量のバランスが崩れ、回転中心が、ずれてしまうから、（図５）のように、バラストを移動し、バランスを取る。

[7] mixiユーザー 12月23日 19:17

[6]のような事をやれば、当然、エレベーターの回転速度が落ちる。その調整は、効率の良い、イオンロケットを用いて、時間を掛けて増速、あるいは、減速すれば良い。

イオンロケットは、エレベーターのドッキング装置に組み込んでおく。イオンロケットの燃料はシャトルで運べば良い。

シャトルが結合しない側のイオンロケットの燃料は、カーボンナノチューブを中空のパイプにして、パイプラインで送れば良い。

[8] mixiユーザー 12月25日 05:09

[6]の、（図４）は変だな。（図６）が正しい。つまり、今まで、ｖ２の接線速度だったものが、ｖ３と遅くなり、回転中心も、シャトル側に移動する。

（図７）のように、バランスウェイトを移動すると、シャトル側の接線速度は再びｖ２の速度を取り戻し、回転中心も元の位置近くに成る。

つまり、[7]のように、イオンロケットなど使う必要は無いわけだ。

[9] mixiユーザー 12月25日 05:32

この宇宙エレベーターと結合したシャトル内では、遠心力が働く為、無重力ではない。しかしそれは乗組員にとっては良い事だ。

例えば、トイレが良い例だ。無重力では、自分の排泄したモノが空中に浮かんでしまう。誰も自分の排泄したモノが目の前で浮かんでいるのを見たくないだろう。

無重力が必要な場合は、実験材料を入れたカプセルを、エレベーターの回転中心まで、カーボンナノチューブを伝って登らせればよい。そこは無重力だから。

[10] mixiユーザー 12月25日 05:59

ん～また、間違えてしまった。シャトルがドッキングしても、シャトル側の接線速度は変わらない。

変わるのは、反対側のシャトルがドッキングしない方だ。

それと、地球に対する公転軌道が下がる。

[11] mixiユーザー 12月25日 06:07

否、やはりシャトル側の接線速度も下がるな。難しい計算になりそうだ。回転中心が固定されてないからな。

[12] mixiユーザー 12月25日 08:25

で、結局何のためにこれを利用するのですか？

[13] mixiユーザー 12月25日 11:44

なぜ宇宙エレベーターがあるのにシャトルが必要なのか理解できません
現在研究中の宇宙エレベーターは地面から静止衛星軌道までの道のりを行き来するための物なのに

[14] mixiユーザー 12月25日 14:57

>>[13]
>現在研究中の宇宙エレベーターは地面から静止衛星軌道までの道のりを行き来するための物なのに

地面から、静止軌道までの宇宙エレベーターは、現在の技術と材料では難しいです。

しかし、このスーパー大回転宇宙エレベーターなら、現在の技術と材料で可能です。

例えば、カーボンナノチューブでなくとも、既に量産されている、カーボンファイバーを材料として建設する事も可能です。

なぜなら、張力の調整ができるからです。地面から、静止軌道までの宇宙エレベーターは、張力の調整ができません。地球の引力を変える事ができないからです。

地面から静止軌道までの宇宙エレベーターは、地球の引力によって必要な材料の強度が決まってしまいます。ですから、カーボンファイバーでは強度が弱すぎて、絶対に地面から、静止軌道までの宇宙エレベーターを建設できません。

しかし、この、スーパー大回転宇宙エレベーターなら、回転数を変える事で張力の変更ができます。エレベーターの直径を大きくする事で、遠心力は小さくなり、材料に掛かる張力も小さくなります。

図のように、スーパー大回転宇宙エレベーターの直径を大きくすれば、静止軌道までペイロードを持ち上げる事も可能でしょう。

[15] mixiユーザー 12月25日 15:14

その「スーパー大回転宇宙エレベーター」の大きさと高度はどれぐらいですか？
またそれはどのような運動をしているのですか？

[18] mixiユーザー 12月25日 17:06

>>[15]

計算してみたら、カーボンファイバーでは、とても持たないようです。もっと改良する必要が有りますね。

[19] mixiユーザー 12月25日 17:12

しかし、静止衛星を上げるエレベーターより、地球から水星に行くエレベーターの方が、設計が容易だとは思わなかった。

[20] mixiユーザー 12月25日 17:14

>>[18]

コロッサルカーボンチューブはどうですか？
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%83%E3%82%B5%E3%83%AB%E3%82%AB%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%B3%E3%83%81%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%96

[21] mixiユーザー 12月25日 17:19

どうも考えてる事が分からないのですが、このステーション部分は衛星軌道ではないのですか？
このシステムが地球の重力圏内の高度に留まっていられる理由がわかりません

[22] mixiユーザー 12月25日 17:26

>>[21]

たぶん、地球の周りを公転しているのでしょう。
ですよね？＞マル(´￢｀)さん

[23] mixiユーザー 12月25日 20:51

>>[22]
まわってるのは金星のまわりですよ
書いてある事も読めないんですか？
言葉のキャッチボールが出来ない人ですね。

[24] mixiユーザー 12月26日 00:46

>>[23]
感動した。
今日はおかしな奴がからんでくる日だったな。

[25] mixiユーザー 12月26日 01:18

スーパー大回転宇宙エレベーターは、地球の近くでは無理で、無重力の宇宙空間でないと難しい。

しかしこういう事を考える事が重要なんだ。日本の家電メーカー、パナソニック、やソニー、シャープなどが、アップルやサムソンに負けて、大赤字になったのは、経営者が減点主義だったせいだろう。

減点主義では、失敗を恐れ、今まで通りの事しかやれなくなる。今まで通りの事を続けていれば、儲け続けれれるほど、世の中は甘くない。

失敗を恐れずに、挑戦する事が重要なのだ。そして失敗した者を笑うべきではない。動画は、スキーのスーパー大回転ではなく、滑降だと思うが、失敗する勇気を誉めるべきだ。

[26] mixiユーザー 12月26日 08:39

>>[25]

> スーパー大回転宇宙エレベーターは、地球の近くでは無理で、無重力の宇宙空間でないと難しい。

無重力の宇宙空間なんてないというのは置いておいても、地球の近くじゃないと意味ないんじゃないですか？
とりあえず開発中止ですか？

[27] mixiユーザー 12月26日 10:01

>>[25]
御自分を、失敗を怖れないスーパー大回転の選手になぞらえているのかもしれませんが、それは間違いです。
スーパー大回転の選手は、それこそ幼少の頃からエリート教育を叩きこまれてきたような玄人です。
一朝一夕でかっこ良さに憧れただけの人が真似したら、大方の確率で大失敗するのは目に見えています。
それをわかって挑戦するのは勇気ある行動ではありません。リスクを予想していないだけの、ただの無謀です。

御自分の分をわきまえて、挑戦しましょう。まずはそり滑りレベルから。
まるさんやっているのは滑降ではなく、滑稽です。

[28] mixiユーザー 12月26日 10:22

>>[027]
巧いっ！！座布団三枚っ！！！

[29] mixiユーザー 12月26日 13:40

>>[26]

地球の近くでは、重力が強すぎますね。ですから、有望なのは、静止軌道から、ＣＮＴを垂らす形式の、軌道エレベーターですね。

[30] mixiユーザー 12月26日 15:00

地球であれ金星であれ、そのエレベーターの最下部は大気圏外でないと、空気抵抗で減速して落ちます。
(かつて軌道設定が低かったスカイラブが落ちたように)
その高度はスペースシャトルやISSが地球を周回している低軌道高度です。(ISSでさえ未だ極希薄大気に包まれている高度な為、定期的に加速して高度を上げ直しています)

そんな高度まで行くならH2Aやアリアンでいいじゃん…とはならないのは、おそらくこのエレベーターは、重心がもっと高い中軌道や静止衛星軌道にある為に、低軌道高度にある最下部も低軌道衛星ほどの公転角速度を持たないことで、接続するシャトルも水平方向の加速が少なくて済むし、大気圏再突入時にも無駄に速いスピードで突っ込んで空力加熱されなくて済むというメリットがあるからなのでしょう。

エレベーターの自転は惑星に対してゼロ(公転と同期)でいいですよね。
(或る速度以上もしくは以下の角速度でないと困る理由が無ければ)

更にその重心が静止衛星軌道の高さにあれば24時間365日、ロケット発射場の真上(正確には同じ経度の赤道上空)に在るから打ち上げ時期を選ばなくて済む。
公転軌道高度を稼ぐのは大変だから、少し下げて12時間に１周とか8時間に１周とかでも良いですが。
(1.5時間に１周とかにまでなるとスペースシャトルやISSと同じことになってしまうので無意味ｗ)

つまりコレって、所謂宇宙エレベーターを地上係留させない場合の使い方ってことですね。

[31] mixiユーザー 01月04日 15:30

ああ、失礼。
どこかでこういうアイデアあったなぁ、と思ったら「∀ガンダム」のなかで出てくる「ザックトレーガー」というのがあったわ。
理論としては「ロトベーター」というらしいですね。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%86%E3%82%B6%E3%83%BC%E6%8E%A8%E9%80%B2#.E3.82.B9.E3.82.AB.E3.82.A4.E3.83.95.E3.83.83.E3.82.AF
ただこの場合も、地球のように大気がある場合は大気圏を脱出するまでは自力の推進力が必要だし、もちろん大気圏再突入時には耐熱装備は必須ですが。
あくまでこれで出来るのは、理論上低軌道以上の高度での推進力の付加と軌道の変更『のみ』です。
尚、現在の時点では妥当なコストでの建造は不可能、とのことです。

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