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ラムエアータービンジェット機コミュの逆さ取り付けスペースシャトル

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次世代のスペースシャトルは、左の図の様に、逆さにオービター(軌道船)を取り付けた、逆さ取り付けスペースシャトルに成るだろう。

打ち上げは左の図の様な形で打ち上げ、途中で固体燃料ブースター、及び左右の有人液体燃料ブースターを切り離し、真空の宇宙にまで上昇すると、中の図の様な形に成るので、方向転換して周回軌道に乗れる速度にまで加速する。

周回軌道に乗れば、外部燃料タンクを切り離し、右の図の見慣れたオービターに成る。

左の図の、左右の有人液体燃料ブースターの貨物室には、液体酸素と液体水素が積まれ、打ち上げ時の燃料とされる。

左の図の、左右の有人液体燃料ブースターは、耐熱タイルを貼る必要が無い。大気圏再突入の速度が遅いからだ。従って耐熱タイルの剥がれや破損の心配が無く、従ってコストも安い。

左の図の、上部の、逆さに取り付けられたオービターには耐熱タイルが貼られているが、万一、外部燃料タンクから断熱材が剥がれても、それが当たって耐熱タイルが損傷する心配が無い。オービターは外部燃料タンクの上に有るからだ。

中の図の状態で加速中に、外部燃料タンクから断熱材が剥がれたら、オービターに当たるが、真空中なので、当たる速度が遅く、オービターの耐熱タイルが損傷する心配は無い。

左の図の、上部の、逆さに取り付けられたオービターの乗員の椅子は回転椅子になっていて、打ち上げ時には、当然、上向きに座る。

コメント(11)

左の図の状態で打ち上げて、大気圏外で中の図の様になり、オービターを外部燃料タンクから分離して方向を反転させて、右の図の様にドッキングさせ、外部燃料タンクの燃料を使って軌道に投入する。
左の図の状態で打ち上げて、軌道投入後、オービターと後部の赤いエンジンを外部燃料タンクから分離、外部燃料タンクを捨てた後、右の図の様に、オービターと後部の赤いエンジンをドッキングして地球に持ち帰る、という方法も有るかな。

周回軌道上で分離ドッキングすれば良いので、分離ドッキングの時間が長く取れる利点が有る。
スペースシャトルは最初から図の様な設計にしとけば良かったんだよな。

図の様に個体燃料ブースターを短い物にする。そうすれば、つなぎ目の無い一体型個体燃料ブースターで良くなる。

チャレンジャー号爆発事故の原因は、固体燃料ブースターの、つなぎ目に有った。従って、つなぎ目の無い一体型個体燃料ブースターなら、チャレンジャー号爆発事故も起こらなかった。だから、固体燃料ブースターは短くして、つなぎ目の無い一体型個体燃料ブースターにした方が良い。

ただ、固体燃料ブースターを短くすれば、当然、その分、推力が減る。それを補う為に、図の様に有人液体燃料ブースターを2機取り付ける。

中央部は、上から、オービター、外部燃料タンク、メインエンジンとし、メインエンジンは回収して持ち帰る。

この図なら、コロンビア号空中分解事故も起こらず、従って、チャレンジャー号爆発事故と、コロンビア号空中分解事故の二つが起こらなければ、今でもスペースシャトルは宇宙を飛んでいるだろう。
発射台のレイアウトを考えると、有人液体燃料ブースターは、1機しか取り付けられないかもな。
左は現状のオービターの平面図だが、オービターにはエンジンが3機付いている。これは整備コストを高くする。従って右のように大きなエンジン1機にすべきだろう。
左はオービターに貨物を積み込んだ図だが、貨物は貨物室の中心では無く、後部に載せられている。これでは貨物室を有効に利用できない。

貨物が後部に寄せられて積み込まれるのは、オービターの主翼が後ろに寄っているからだ。

そこで、中の図の様に、エンジン1機に改造し、さらに右の図の様に主翼を前方に移動する。そうすれば、図のように貨物を貨物室の中央に乗せる事ができ、貨物室のスペースを有効に使える。
図の様に、有人液体燃料ブースターもエンジン1機にする。一応、ブースターの1機と、外部燃料タンクに付いた1機で、液体燃料エンジンは2機だし、他に個体燃料ブースターも有るから問題ない。
左の図のようにエンジンを回収して持ち帰るのではなく、右の図のように貨物室に収納して持ち帰った方が良い。

万一、エンジンの回収に失敗した場合、左の図ではエンジンが無いと重量のバランスが崩れてしまうが、右の図なら、主翼の揚力中心と貨物室に搭載したエンジンの荷重が一致しているので、エンジンを搭載しても搭載しなくても、重力のバランスが崩れる事は無い。
オービターと外部燃料タンクを切り離した後、すぐに外部燃料タンクに付いたエンジンを回収せずに、外部燃料タンクはエンジンを付けたまま低い起動で地球を周回させて置き、オービターだけで高い軌道に有る国際宇宙ステーションに向かった方が良い。

重いエンジンを必要も無いのに、高い軌道に持ち上げる事は無い。その分、エネルギーを節約できる。こういう事は改良前のオービターではできなかった。改良後のオービターの優れた所だ。
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wiki 国際宇宙ステーション(International Space Station、略称 ISS)は、アメリカ合衆国、ロシア、日本、カナダ及び欧州宇宙機関 (ESA) 加盟11か国が協力して建設を進めている宇宙ステーションである。

地上から約400kmの上空を秒速約7.7km(時速約27,700km)で飛行していて、地球を約90分で1周、1日で約16周する。
ハッブル望遠鏡だが、故障したのならスペースシャトルに積んで地上に降ろして修理すれば良いではないか?と思ったが、スペースシャトルはハッブル望遠鏡を宇宙に上げる事はできても、地上に降ろす事はできないようだ。

その為、ハッブルは宇宙で修理するしかなく、この修理に伴う船外活動のため、宇宙飛行士たちは一年以上、延べ400時間に及ぶ訓練を受けなければならなかった。

現状のオービターの貨物室の中心と翼の空力中心がずれているから、ハッブルを載せて地上に降りれないのだろう。垂直に打ち上げる時には問題にならないが、貨物室にハッブル望遠鏡を載せて地上に降りる場合問題に成る。

これを解決するには、中の図の様に、主翼の位置を前方に移動して取り付ければ良い。こうすれば主翼の揚力中心と貨物室の中心が、ほぼ一致してハッブル望遠鏡を地上に降ろす事ができるようになるだろう。

ハッブル望遠鏡を貨物室に積むと、メインエンジンを積めなくなるが、メインエンジンは次のミッションまで、軌道に置いておき、次のミッションで、右の図の様に前回の分と今回の分の2機分のエンジンを持ち帰れば良い。
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wiki ハッブル宇宙望遠鏡(英語:Hubble Space Telescope、略称:HST)とは地上約600km上空の軌道上を周回する宇宙望遠鏡であり、グレートオブザバトリー計画の一環として打ち上げられた。名称は、宇宙の膨張を発見した天文学者・エドウィン・ハッブルに因む。

長さ13.1メートル、重さ11トンの筒型で、内側に反射望遠鏡を収めており、主鏡の直径2.4メートルのいわば宇宙の天文台である。大気や天候による影響を受けないため、地上からでは困難な高い精度での天体観測が可能。

1990年にスペースシャトル・ディスカバリー号によって幾度の打ち上げ延期を乗り越え、満を持して打ち上げられた。しかし打ち上げ直後の調整で天体の光を集める鏡の端が設計より0.002mm平たく歪んでいることが発覚。この誤差により分解能は予定の5%になってしまった(ただし5%でも地上の望遠鏡より遥かに高い分解能を有していた)。

この歪みは、主鏡を製造したパーキンエルマー社(現レイセオン・ダンバリー社)の工場において鏡面の歪みを検出するヌル補正装置が正しく取り付けられていないことが原因だった。本来小型の鏡の歪みを検出する用途に使われていたこの装置を、2.4mの大型鏡の補正に用いるために無理に取り付けたことが歪みを生む結果につながったのである。

この問題を修正するために、焦点に入ってくる15%の光を最大限に利用するソフトウェアが開発された。これで性能は58%まで回復。これ以上の修復は直接宇宙へ行き、ハッブルを修理するしかなかった。

元々ハッブルは運用期間15年(当初の予定)の間に数回スペースシャトルから修理などを受ける予定だったので、NASAはこの修理に鏡の誤差を修正する光学系の装置を入れる事を急遽決定。

この修理に伴う船外活動のため、宇宙飛行士たちは一年以上、延べ400時間に及ぶ訓練を受けることとなる。この訓練のおかげで、この大修理は無事成功。結果、ハッブルは当初の予定を遥かに超える性能を手にし、天文学史に残る数々の貴重な天体写真を捉えている。

また、非常に美しい芸術的な天体写真も多数公開されている。なお、これらの写真は必ずしも本物の色ではないことがある。肉眼では見えない領域の光(赤外線、紫外線など)を撮影した場合は、擬似カラーと呼ばれ、わかりやすいように波長ごとに色付けするためである。

2007年1月23日:ACSが再度故障。同年2月19日になって一部機能の復旧に成功したものの、主要機能の復旧は絶望的である。WFPC2などの旧型機器は動作し続けているため、機能は劣るものの代用が可能。

2009年5月11日:最後のサービスミッション (SM4) (STS-125)。WFPC2をWFC3(Wide Field Camera 3)へ交換、故障したACSとSTISの修理、COS(Cosmic Origins Spectrograph)の設置、ジャイロとバッテリーの交換など大幅な修理を行う。ハッブルは「今までで最高の性能」(NASA)になり、少なくとも2014年まで寿命が延びる。ミッションは無事完了し、4ヶ月間のテスト期間を経て活動を再開する。
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現在オービターに3機付いてるエンジンを巨大なエンジン1機にするのは、開発が大変で無理かもしれない。そこで、3機のエンジンを、大きめのエンジン2機にする。

そして左の図のように、大きめのエンジン2機を、有人液体燃料ブースターと、外部燃料タンクの下部に付け、衛星を打ち上げる。衛星打ち上げ後、外部燃料タンクに付いた2機のエンジンは切り離し、外部燃料タンクは大気圏に捨てて、切り離した2機のエンジンは軌道を周回させておく。

次に中の図のように、オービターに衛星を積んだスペースシャトルを打ち上げ、衛星を軌道に載せる。

その後、右の図のように、軌道を周回していた2機のエンジンと今回打ち上げに使った2機のエンジン、計4機のエンジンを回収して帰還する。

この方法なら、高価なエンジンを回収できるので、エンジンを使い捨てにしていた従来の方法より確実にコストダウンになる。

NASAも最初からこの方法を使っていれば、あれほどの大赤字にならなくて済んだだろう。

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