ラムエアータービンジェット機コミュのフライホイール・バッテリーロケット

NASAは原子力を有人火星探査機などに応用しようとしてるようだが、今の日本では核燃料を積んだ原子炉を宇宙に打ち上げるなんて話、とても国民に支持されんだろうな。

だから、フライホイール・バッテリーロケットが必要なんだよ。
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http://homepage2.nifty.com/forcedx/kagaku/file-15.htm
　原子力宇宙船

原子力宇宙船、こんな言葉を聴くと近未来ものの小説か何かを思い浮かべる人が多いのではないだろうか。残念ながら、核分裂で得られる熱エネルギーを用いるタイプのシステムではない、原子力発電による電力を利用しようというのだ。そのためにNASAとアメリカの国家核安全保障局が、アメリカ海軍の原子炉に関する技術を宇宙での運用に応用するための覚書に調印したというのだ。

アメリカ海軍が運用している一部の航空母艦や原子力潜水艦の原子炉の技術を、NASAが宇宙での発電に利用したいというのだ。「原子力発電の事故がなくならないこのご時世に…」といったところが一般的な話なのだろうが、アメリカ海軍はそうでもない。戦場に出る航空母艦や原子力潜水艦の原子炉を製造し、運用してきたのだからなかなか信用できるという。

ところで原子力発電を利用することにより、どのような利益が得られるのか？それは多量の電力である。現在主流の宇宙発電の方法は太陽光電池による発電であるが、ご存知のように変換効率が実に悪い。最近（2004年）、シャープが開発した「化合物フレキシブル太陽電池」は変換効率28.5％と従来の太陽電池の変換効率を2倍にしたがそれでも発電量は最大で393.3[W/m2]である。たいていの場合、最大の変換効率で発電することはありえないし、もし宇宙船に積んで航行するとしたら、太陽からの距離の2乗に反比例していく。例えば火星で発電した場合は170.145[W/m2]になってしまう。

では原子力発電によって多量の電力を得てどうするのか？それは実験機材を多く積んだりイオンエンジンの能力を十分生かせるからだ。まず実験機材を多く積めるということは、それだけ多くの実験ができて商業としての利用価値が増える。つまりスポンサーが増えることにより、宇宙開発で一番痛いところのコストを低減することができる。

次にイオンエンジンだが、これは電離しやすいキノセン、アルゴンなどの気体を電離させ、この時できたイオンを正の電界で加速することにより推力を得るエンジンである。この時、電子は正の電界があると反対側に加速してしまうので推力が減ってしまうが、電子を回収することでその問題は解決している。

そして排出口でイオンと同様に電子を排出させることによりプラズマ状態になる（これを中和というが）。そうすることによって排出口がイオンで占められることなく、十分加速させることができる。電力で電極を作り加速するのだから電力が多いほど加速し、より重い気体でも十分に加速することができる。

イオンエンジンの優れているところは、従来の化学推進の比推力が450[sec]程度であるのに対し、104〜105[sec]という驚異的な比推力を出すことのできるエンジンである。これだけ比推力が高ければ搭載燃料を少なくできるし、長時間作動させることができ惑星間航行には適したエンジンなのである。

NASAはこれを有人火星探査機などに応用しようということで、海軍の原子炉技術を使おうというのだ。このイオンエンジンを用いることにより惑星間の航行にかかる時間が短縮し、より詳しい探査が可能となる。しかし残念なことにイオンエンジンの推力は1Nにも満たない程度なので、地上からの発射には向いていない。宇宙航行専用の推進機関なのである。

◆豆知識

キセノン（xenon)

希ガスの1つ。元素記号 Xe 原子番号54。原子量131.3。大気中に微量存在する。希ガスのうちで最初に化合物がつくられた。

アルゴン(Argon)

原子番号18の希ガス類元素。白熱電球や蛍光灯の封入ガスに使われる。元素記号Ar

比推力

1kgfの燃料重量の消費によって、1kgfの推力を何秒間出すことができるかを表す。工学単位系の場合、単位は[sec]。
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