山本弘トンデモ資料展
2008年度版6−A


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科学とかSFとか トピック

雑談(軽いネタ系) 2004年09月25日 14:58
巴赫
今月号のアスキーに載っているのですが
スケール1/1のボトムスを作成している人がいますね。
倉田光吾郎さんという人です。
公開したら見てみたい。

コメント(182件)

112 2008年05月10日 01:42
泡吉
ガンダム00の再放送でふと思ったんですが、SFネタでよくある軌道エレベータって必ず日照権で揉める気がしてきたり…。
実際に作るとして、他の問題点やら解決策やらってどんなもんでしょうね?

個人的に00は結構楽しめたんですけど、電力の無線供給が出来たとしてもエレベーター3機だけはきついんじゃないかと思ったり…。
まぁ突っ込みどころが無いアニメなんて無いんだが(^ ^;
113 2008年05月10日 02:39
小徹
ガンダム00は見てないんで間違ってたらすみません。

軌道エレベーターって、あまり太くないように描写される事が多い気がします。直径十〜数十mくらい?
だとすると、上の方は回折や散乱で大して日陰を作らないんで、影を作るのは基部に近い辺りだけ。ならば、大きい高層ビルと似たようなもので、日照権は問題にはならないんじゃないかと想像します。
114 2008年05月10日 09:02
あるぢゃ
私もガンダム00は見てませんが・・・。

私の記憶が正しければ、軌道エレベーターの全体の高さの中心は、静止軌道にある様です。だから、軌道エレベーターの重量全体を、エレベーター自身が支える必要がないと。

こう考えると解りやすいんですが、静止衛星から地球に向けて、ワイヤーを延ばします。それと釣り合う長さのワイヤーを反対方向に延ばす。地表方面に延ばされたワイヤーは引力に引っ張られ、反対方向のワイヤーは遠心力に引っ張られます。このワイヤーを地表にまで延ばすと、はい、簡易な軌道エレベーターの完成です。

ただ、静止軌道までの重さは支えなくてはならないので、現時点では軽くて強靭な素材が必要と、モノの本には書いてあったと記憶しています。あ、あと、建設費用がハンパじゃないらしいです。使い捨てのロケットの方が安い位。

以上、間違いが有ったらご指摘願います。
115 2008年05月10日 13:46
山本弘
 そもそも軌道エレベーターは赤道上にしか建てられませんから、ケニアの大草原の真ん中とか、エクアドルの山奥とか、太平洋の真ん中とか、日照権が問題にならない土地を選べば済む話だと思いますが。
116 2008年05月10日 22:43
さとだす
>そもそも軌道エレベーターは赤道上にしか建てられませんから、

すいません、「建てられない」わけじゃなく、
難易度が上がるのではなかったでしょうか。
赤道上ではなくても、赤道近くならさほど問題がないのでは?
117 2008年05月10日 22:54
泡吉
皆さんどうも。
最低限SF物は読んでるんでそんなに太い必要が無いのは一応知ってました。
でも高いところは光の拡散で影がそんなにつかないとかすっかり頭から抜けてましたわw
ワイヤーのエレベーターはテッド・チャン辺りであったんでしたっけ?
うろ覚えですが(^ ^;
ちなみに00の軌道エレベーターはそれなりに赤道よりにあったはず。
最近HDDがひとつぶっ壊れたおかげで確認できませんが…。
118 2008年05月11日 03:25
はいてんしょん
http://mixi.jp/view_community.pl?id=17919
機動エレベーターの件はこっちに聞いたほうがいいかも
119 2008年05月11日 04:42
電卓の騎士
先日亡くなったアーサー・C・クラークの受け売りですが、赤道上から周回軌道まで到達するエレベーターのような構造物の材質は、強度上、硬度10のダイヤモンドでないと無理らしいです。
まあダイヤモンドと言っても工業用の人工ダイヤモンドでしょうが。建設には炭素が大量に必要になりましょう。
120 2008年05月11日 07:17
山本弘
>さとだすさん

 静止衛星は赤道上にしか配置できません。そこからケーブルを垂らせば、当然、赤道上のどこかに接地します。

>電卓の騎士さん

 それは昔の話で、今はカーボンナノチューブというものがあります。
 詳しくは、はいてんしょんさんの紹介されているコミュを読めば分かります。
121 2008年05月11日 10:57
ゴールド
軌道エレベーターについて一つ疑問があります。
ロケットから地上に何万kmもある長さのケーブルを地上に垂らすのですよね?
そんな長いケーブルを収納できるの? 重量も相当なものになると思うけど?
122 2008年05月11日 11:12
Ryo
軌道エレベーター関連の近著

http://www.amazon.co.jp/dp/4270003359

って、買ったけどまだ読んでない自分。
123 2008年05月11日 11:43
MASA
>山本弘さん

昔、月刊オムニの記事で、軌道エレベーターの発展型として、赤道以外の地域にエレベーターを設置するアイディアが紹介されていたと記憶しています。そのときは理屈を読んで、へーなるほどと思ったのですが、それがどうしても思い出せません。
(^^;)

確か低軌道を軌道速度で運動するリングを設置し、それを軌道運動しない外被でくるみ、そこからシャフトを下ろすような説明で、複数のリングが交差してるようなイラストを覚えているのですが、今思うと、それだけで重量を支えられるのかとか、地球の自転にどうやって同期させるのかとか、そのへんがよくわかりません。

リングを軌道速度以上で回転させて遠心力で支え、軌道面が24時間で東向きにずれていくようにすればいいんでしょうか??最近話題に上らないところをみると、理論的に無理があるのかも知れませんが。
124 2008年05月11日 16:13
あるぢゃ
>ゴールドさん
テザーの考え方を応用した、軌道エレベーターが支える重量に関しての思考実験と考えてください。>ロープ

実際に建設する場合は、やはり下から積んでいくのでしょう。私の読んだ本には日本の建築会社によるコメントが書かれていました。
125 2008年05月11日 16:51
Ryo
いまの主流の考え方は、静止軌道から垂らす方式ですよね。
一本引いてしまえばそこから本数を増やすのはそんなにコストがかからない。

そういえば垂らしたケーブルが振動するから地上で捉まえて固定するのが大変、っていうのは超人ロックのネタでしたっけ?
126 2008年05月11日 19:58
泡吉
しかし軌道エレベーターのみでコミュがあるとはw
127 2008年05月11日 21:28
さとだす
>>120

>>123でMASAさんが書いた内容と、たぶん同じモノを目にした記憶があっての発言です。
赤道上が基本であることは理解しております。

で、カーボンナノチューブですが、
おそらく建築材料としては使用されることはないと(現状では)思われます。

というのも、半年ほど前に、あるナノ技術の専門家に話を聞いたのですが、
カーボンナノチューブには、アスベストと同様の健康被害の可能性が高そうだとのことでした。
加工段階での健康被害が想定されるため、その点をクリアする技術がないと
「夢の素材」のまま終わってしまうのではないか、と言っておられました。
128 2008年05月12日 09:22
山本弘
>ゴールドさん

>そんな長いケーブルを収納できるの? 重量も相当なものになると思うけど?

 最初はごく細い1本のケーブルでいいんです。
 野尻抱介氏の短篇「轍の先にあるもの」(『沈黙のフライバイ』に収録)を読まれるといいです。ネタバレになるので詳しくは書きませんが、現在ある技術をほんのちょっと延長するだけで軌道エレベーターができてしまいます。
「みんなクラークに騙されていたのだと思う」というのは名言だと思います。

http://d.hatena.ne.jp/yukioino/20080321

>MASAさん

>確か低軌道を軌道速度で運動するリングを設置し、それを軌道運動しない外被でくるみ、そこからシャフトを下ろすような説明で、複数のリングが交差してるようなイラストを覚えているのですが、今思うと、それだけで重量を支えられるのかとか、地球の自転にどうやって同期させるのかとか、そのへんがよくわかりません。

 それは『テッカマンブレード』に出てきた「オービタル・リング・システム」というやつですね。軌道エレベーターとは基本的に別物です。
 R・L・フォワードの『SFはどこまで実現するか』(講談社ブルーバックス)に解説が載っています。

>あるぢゃさん

>実際に建設する場合は、やはり下から積んでいくのでしょう。私の読んだ本には日本の建築会社によるコメントが書かれていました。

 下から積む方式は、まず無理です。何万キロもの高さの自重に耐えうる材料がありません。たぶんその建築会社の人も、軌道エレベーターのことを何も知らなかったのでは?
 カーボーンナノチューブの場合は、引っ張り力に対してきわめて強いので、テーパー比2ぐらいで静止衛星軌道から地上まで垂らせるという計算があります。だからこそ実現可能性に関して真面目に論議されているのです。

 以前、僕のところの掲示板(現在は閉鎖)で、軌道エレベーターは不可能だと主張する人が現われて、閉口したことがあります。その人は軌道エレベーターに関する初歩的知識すらなくて、間違ったことばかり書くのです。
 なんか軌道エレベーターというものを、ワープ航法やタイムマシンみたいに、単なるSFガジェットであって実際には作れないんだ……と思いこんでるようなんですね。
 批判するのはかまわないんだけど、せめて初歩的知識ぐらい勉強してからにしてくれ、と思いました。はい。
129 2008年05月12日 12:43
MASA
>山本弘さん
>オービタルリング

それです。ご教示ありがとうございました。

原理的に軌道エレベーターと別物である点は了解しています。

改めて調べたら、ウィキペディア日本語版の「軌道エレベーター」の項にも派生アイディアとして記述がありました。提唱が1982年なので、オムニの記事のタイミングとも合ってます。これだと、磁性流体などの流体を封入することになってますね。
130 2008年05月12日 17:16
はいてんしょん
ガンダム00で揉めていたのは
シャフト周辺には電力が潤沢に来るけど
それ以外の地区には電力が潤沢じゃないからで日照権では揉めてなかったかと

シャフト太くしすぎとか無重力化での描写が変だとか
ホントに科学考証したのかとか言いたい所はいっぱいありました(わらい
131 2008年05月12日 21:34
泡吉
>はいてんしょんさん
日照権とか出ないからどうなんだろうな〜と思って書き込んだのがこの一連の流れの最初でして、そこら辺は了解してます(^ ^
人から聞いた設定ではAEUがケーブル送電で他は無線送電になってるとか聞いたんですけどちょっとうろ覚え。
無線送電は受信施設爆破の演出があったので、あの時代だと普通に使えるレベルの技術になっているようですね。

無重力化の描写はアニメじゃバーニアふかしっぱなしがデフォな現状なので諦めてますw
昔超人ロックで宇宙空間無音演出があった時に嘘も大事と思い知りましたし(^ ^;
132 2008年05月12日 22:54
MASA
無重力化の戦闘ということだと、ついこの間までスーパー!ドラマTVでシーズン1が放映されていたバトルスター・ギャラクティカが結構見応えありました。
133 2008年05月12日 23:33
はいてんしょん
>人から聞いた設定ではAEUがケーブル送電で他は無線送電になってるとか聞いたんですけどちょっとろ覚え。

wiki見てみたらMSも無線送電で動くんだとか
MS:マイクロソフト(ウソ
134 2008年05月13日 22:33
あるぢゃ
>何万キロもの高さの自重に耐えうる材料がありません。たぶんその建築会社の人も、軌道エレベーターのことを何も知らなかったのでは?

かなり前に読んだ本ですが、山本さんの言われる通り、建築会社のコメントでも自重に耐えうる素材が無いと書かれていました。そこでも素材はカーボン製が候補にあがってましたが、ナノチューブだったかどうかの記憶が飛んでます(^^;

>昔超人ロックで宇宙空間無音演出があった時に嘘も大事と思い知りましたし(^ ^;
プラネテスでは宇宙空間の無音演出で実に熱いシーンがありましたね。
135 2008年05月17日 01:01
Jann
>山本弘先生

> 静止衛星は赤道上にしか配置できません。そこからケーブルを垂らせば、当然、赤道上のどこかに接地します

静止衛星が赤道面上にしか軌道を保てないのは、地球の自転と同じ回転軸で公転する静止衛星にとって、丁度ソコが地球の引力の南北方向へのベクトルが釣り合う場所だからだと思います。(ですよね?)

なので、静止衛星から一旦は赤道の上に垂らした係留索を、北か南の何処か好きな緯度まで引っ張ってきて、ピンッと張るように固定するとどうでしょう? (イメージ的には地殻が剥がれる気もしますが《笑》)

弛みを無くすための“余計な張力”が掛かる分、ベースとなる静止衛星の軌道は3万6千キロより少し遠くにする必要があるかもしれません。

また仮に北側の何処かに係留したとすると、地球の引力の南北方向のベクトルに、その“余計な張力”の北方向のベクトルが加算されるので、その加算分のベクトルを打ち消せるだけ地球の引力の南方向のベクトルが増大して釣り合う辺りまで、赤道面から北にずれた所に衛星が来ることになると思います。

でもそうやってバランスを取れば、羽田や成田にも軌道エレベータの駅が設置できるのではないかと考えます。
もちろん真上に昇っていく訳ではなくて、赤道面と平行な方角である真南の仰角55度よりもやや低い方角に昇っていくエレベータになる筈。
136 2008年05月17日 02:11
MASA
重心が静止軌道上にあって、真下に1本ではなく南北対称2本斜めに脚が伸びた構造ならいいのではないかというアイディアでしょうか。
137 2008年05月17日 08:35
Jann
>MASAさん

それもアリですね。

その場合は静止衛星も赤道面上に居られます。(居させたいかどうかはともかく)

でも北か南かどちらか一方だけでも、衛星の軌道を少し遠くにすることで、釣り合いを取ることが出来るのではないかという発案です。

北半球の何処かに係留した場合、通常の静止衛星軌道よりも“少し遠く”、かつ赤道面より“少し北に”、衛星の軌道がずれます。
この位置だと、地球の引力は“少し南から”引っ張ります。また北半球の駅からは係留索が、自身にテンションを掛けたい分だけの張力で引っ張っていて、その引っ張りの北向き成分ベクトルと、地球の引力の南向き成分ベクトルが釣り合う分だけ、“少し北に”ずれ、係留索による引っ張りの地軸方向成分ベクトルが、通常の引力に加わっている分だけ“少し遠くへ”ずれます。

実際は、限りなく真下に近い北から引っ張られるので、上記の“少しxxx”は“ほんの少しxxx”で、誤差みたいなレベルのように思われますが。

138 2008年05月17日 09:53
MASA
重心が静止軌道より遠い(高い)軌道だと周期が24時間より長くなるので、同一経度にとどまれません。また、赤道より北(か南)にずれた軌道(軌道面内に地球の重心を含まない)というのはないので、赤道以外の同一緯度にとどまることもできないと思いますが。
139 2008年05月17日 14:31
泡吉
物資の移動が一方向でいいならマスドライバーの方が現実的なんですかね?
でも目的地で原則も必要だし結局シャトルを飛ばすことになりそうですが。
140 2008年05月17日 19:33
こに
軌道エレベータ>
重心位置が静止軌道にある必要があるので地上構造に応じたカウンターウエイトが必要になるのも既出ですが、地球には大気があるので構造の空力対策と利用が必要になるはずです。
面倒を避けるなら20キロ程度までは自力で。
アグレッシブには翼と浮力を制御する浮島を基部に使うことになるかと。
材料強度の問題はエレベータがバラけないことを主眼に引っ張りで支える方針で建造することで対応して、建造当初の地上側プラットフォームは大型の輸送機を使うとするのは絵的に楽しいと思います。
円錐形の軸をもつ独楽、あるいはタコ焼きに挿した爪楊枝のイメージですね。
142 2008年05月17日 22:20
Jann
>MASAさん

(1)軌道距離について
静止軌道が3万6千キロの高度なのは、24時間で一回転する角速度で発生する遠心力が、地球の重力と釣り合う位置(距離)だからですね。

もし仮に地球の重力が今より何割か大きかった場合は、静止軌道はもっと遠くになる筈です。

で、静止衛星に地球の引力+αの張力が常に掛かっている状態とは、重力が+αだけ大きくなっている状態と同じなので、その分少しだけ軌道を外に取る必要がある筈なのです。

念の為、この張力は係留索自体の自重ではありません。衛星と高緯度地域にある駅とを繋ぐ係留索をあまり弛ませない為に、衛星に少し引っ張っておいて貰わないといけないので、それで発生する張力です。

羽田に軌道エレベータの駅があったとして、そこから軌道エレベータを利用すると、エレベータの箱は最初は海面スレスレを延々と南に伸びたチューブの中を走り、赤道付近でようやく向きを変えて上昇し始める・・・なんてものだったら、羽田に駅がある意味ないですよね。
最初から或る程度の仰角で上昇し始めないと運輸システムとして実用的ではないでしょう。
(海面スレスレを走る軌道エレベータなんて邪魔でしょうがないですし。^^ )

(あ、今オモシロイことに気が付きました。副作用として、このような静止衛星では外向きの擬似重力が、張力の+α分発生している筈です。プチRing World状態ですね。スゴイ発見だ!)


(2)軌道面に地球の重心を含まなくてよい理由
地球の重心が軌道面にあるのは、要するにソコが静止衛星に掛かる引力の中心ってことですよね。

北から係留索に引っ張られている状態だと、地球の引力と張力のベクトルの和が向かう先は、張力の北向き成分ベクトル分だけ、地球の重心よりも北になる筈です。そこに向かって伸びるベクトルの向きが、地球の自転軸に対して直角になるところで釣り合えば、赤道面よりも少し北に赤道面と平行な軌道面を持つことになります。


ご理解頂けますか? 或いはどこか間違えてますでしょうか?

なお、十分に頑丈な係留索とアンカーさえあれば、静止軌道より外側なら理論的にはどんな高度にでも静止衛星を置けます(係留したものを衛星と呼ぶかどうかは疑問ですが)。そしてそれは遠ければ遠いほど大きな外向きの擬似重力が発生している筈です。
(現実には他の天体の影響を受けるので、どんな高度でもとは行かないでしょうけど)
143 2008年05月17日 23:01
西鬼(北猫)
 ≧142
 ≧もし仮に地球の重力が今より何割か大きかった場合は、静止軌道はもっと遠くになる筈です。

 逆では?
144 2008年05月17日 23:06
Jann
>こにさん

> 地球には大気があるので構造の空力対策と利用が必要になるはずです

軌道エレベータ(のチューブ)は地上の基地(駅)に固定されていて、大気に対しても動かないのですが、偏西風とかジェット気流の影響のことを仰ってるのでしょうか?
或いは台風のやり過ごし方とか?

> アグレッシブには翼と浮力を制御する浮島を基部に使うことになるかと。

これだと静止衛星である必要は無いので、ISSからでもチューブを下ろせますね。
あ、でもコレこそ大気の影響をモロ被りだ。
ISSは垂らしたチューブに空気抵抗を受けて、Mach22から急減速して墜落><;

やっぱり空気抵抗の少ない固定基地が良いような気がしてきました。
145 2008年05月17日 23:47
Jann
≧143

≧逆では?

・・・なんで?冷や汗

遠心力は回転速度が一緒なら半径距離が長いほど大きくなりますよね。
(移動速度が速くなるから)

より大きな重力に釣り合うには、より大きな遠心力が必要ですよね。

より大きな遠心力を求めるには、より遠い軌道が必要になるのでは?
146 2008年05月17日 23:52
西鬼(北猫)
 あ、そうか。角速度が一定か。
 失礼しました。
147 2008年05月18日 00:06
Jann
あ、そっか。
移動速度が一定の場合は半径が短いほど遠心力は強くなりますね。
ソコを勘違いすると真逆になるんだ。なるほどです。
148 2008年05月18日 03:53
こに
>142
衛星繋留の件。
繋留索の自由度次第ですが、遠い場合は遠心力からくる公転の遅れが発生すると思います。距離的には固定と思いますが地球公転に引きずられる形に集束するのではないでしょうか?
149 2008年05月18日 04:32
こに
>144
>140は静的に充分なマージンが取れている場合あまり意味がない文です。気象の状態が大まかには周期的かつ精密な予測が不可能なことはご承知のとおりです。ある程度の大きさの構造には風速の3乗に比例したエネルギーがかかるので核心構造の応力を破綻させないために各部で動的な制御をする必要があります。
そういう意味で面倒な要素を廃するために大気密度の高い層を避けるのが高度20キロにプラットフォームを設ける案。これは比較的密度の低い大気上層までのびた巨大な静止衛星で日照による影響以外は環境の負荷は小さめです。
もう一つは気圏内構造体を巨大なグライダー兼バラストとして宇宙側のカウンターウェイトと連動させて動的に制御する案。地上側のウエイトとして海水を利用するのが簡便かつ基点の地質構造に影響を受けずジオイド深度の調整がある程度可能なので浮島と先には書きましたが、実際は設計次第です。
できれば地球には軌道エレベータを建てないで欲しいというのが本音ですが。
150 2008年05月18日 09:40
MASA
すみません、Jannさんのアイデアがどうしても理解できません。よかったら図示してもらえないでしょうか?
151 2008年05月18日 16:20
Jann
>こにさん

> 遠心力からくる公転の遅れ・・・

遠心力が掛かると公転(自転)が減速し始めるのでしょうか?
継続的に24時間で1周し続けるためには一定の微弱な加速を続けなければならない?

もちろん静止衛星はどの距離にあっても、24時間で一周(もちろん自転も同じ)するだけの最初の運動エネルギーは自力で(或いは打ち上げで)加速する必要はあります。(それはどんな衛星でも同じこと)

(実は、スペースコロニーやリングワールドの回転は、放っておくと減衰してしまうものだったとか)



> 気象の状態が大まかには周期的かつ精密な予測が不可能なことはご承知のとおりです。

やはり偏西風やジェット気流や台風などの、対流圏の不安定な気候にどう耐えるかということなのですね。その為に安定した高高度気圏に地上(?)駅を設置する訳ですか。

対流圏の荒天に耐えられる設計が不可能なら、そうするしかないですよね。
でも浮島駅は赤道面にしか置けないから特にウェイトは要らないのでは?
それにカウンターウェイトを置く必要が在るから結局相殺されてしまいそう。
あ、慣性重力の大きさで安定を保つ意味はありますね。
更に細かい安定を得る為に海水(真水の方がいいかも)をバラストとして使う。なるほどです。
逆に帆を張って空気抵抗で位置を安定させることも。(・・・でも空気薄いしなぁ)

浮島駅の場合に残される課題は、地上と駅のシャトルですね。浮島駅の滑走路にジャンボが着陸すると静止衛星が引っ張られてしまいますから(つまり静止衛星と軌道エレベータとカウンターウェイトをひっくるめた重心が内側によるから)、浮島駅自体が強い浮力を持つか、衛星が加速して、ずれた重心を静止軌道まで引っ張り上げるとか。(どっちも制御難しそう><;)
駅の底面側からホバーリング状態で駅にドッキングできるVTOL機が有効ですかね。飛行船なら上でも横でも何処にでも係留できそうですけど。(飛行船の航行可能高度はどのくらいでしょうね。浮島駅に浮力がある場合は飛行船だって航行可能か…)
駅には当然、駅前旅館ができて、駅前商店街が出来て、都市として発達していくと。
(空中都市008を思い出しました。懐かし〜っ! ^^)
これはこれでSFとしてアリですね。

あとカウンターウェイト側もカウンターウェイト衛星として駅前から都市に発達するでしょうね。
でも軌道エレベータの終着駅だから、どこか寂れた街で演歌の匂いがして、中央政府から遠いので、通りの裏では犯罪も多くハードボイルドの薫りがし、市民の自主独立の気鋭も強くNewtypeが生まれ新政党ジオンが台頭すると。
ここには当然先述したとおり擬似重力もあります。
(ウェイトバランスを質量よりも距離で稼いでたら凄い高重力だったりして:未検証)

華やかな軌道エレベータの陰に生きるカウンターウェイト衛星。
色んなお話が生まれそうです。
152 2008年05月18日 18:23
こに
>繋留索と遠心力
遠心力が地球重力を上回ると遠退き別の重力圏での安定を求めます。恐らく月地球重力安定のラグランジュ点のどこかを目指して振り子運動をすることになるでしょう。結果24時間周期から28日周期にシフトすると考えます。振幅は繋留索の長さと月地球重力釣合いと月地球公転中心の距離によって変化します。繋留索の熱的な損失と太陽風等のエネルギーによって振動は減速するでしょうがその程度は不明です。
153 2008年05月18日 18:31
Jann
図解してみました。

どうでしょう。

問題点はチューブ(係留索)と中を移動する箱の重さと推進方法の重さ。
それらが地球の中心に向かって重力に引っ張られるのを引き上げてないといけないのですから。
155 2008年05月18日 19:11
こに
重心の動的制御>
貨物の移動と重心の移動の関連があることはご指摘のとおりです。資材を静止軌道外に放出する際も同じ問題があります。遠心力は月行きに限らず便利な上、軌道エレベータを建造できる程であれば静止軌道は建造目的としては小さ過ぎるので対策は必要です。
海水と空力をウエイトとして出し入れする方法が対策の一つ。
もう一つはエレベーターの貨物と反対にウエイトを移動させ釣合いを取る方法が対策になります。空母のカタパルトやワイヤの動作が参考にできます。
156 2008年05月18日 20:21
Jann
>152

月の軌道は近日点でも静止軌道の10倍の36万キロですが、それでも影響ゼロではないでしょうから、現実の静止衛星は低軌道衛星よりも強く月の影響を受けているのでしょうね。
それよりも更に外側に衛星を置けば、同じ比率でその影響が強くなることでしょう。それだけ細かな(頻繁な?)軌道修正が必要ですね。
(ISSが1時間に1回でひまわりが2回ならカウンターウェイト衛星だと8回とか?)

それに静止軌道はバンアレン帯よりも十分外側ですから、太陽風の影響も無視できないのかもしれませんね。ひまわりって結構辛いトコ飛んでますね。
(でも太陽風が十分強い影響力を持つなら、航宙ヨットもSFの中だけではないので面白いですね)


それはそれとして・・・
L点は、別にそこに引力の中心がある訳ではなく、地球と月の引力が相殺されて、たまたま無重力になっている場所ですよね。
仰っている振り子運動とはハロ軌道やリサージュ軌道と関係しているのでしょうか?
L1かL3〜L5のどれかに捕まっちゃうよって話ですか?

地球-月系のL1でも月から61,500キロということですから、地球から見ると静止軌道の5倍以上遠くです。L3〜L5だと月の軌道まで行っちゃうし、何がどう振り子運動に結びつくのか解りません。図解頂けると助かります。


でも逆に28日周期でないと軌道エレベータが作れない事実が判明すると、いよいよ浮島駅の出番ですね。
157 2008年05月18日 20:46
MASA
Jannさん

理解しましたが、この案だと、「静止衛星(というか、もはや軌道運動していないので軌道駅とでも言うべきか・・)」は、常に加速してやらない限り落下してしまうように思うのですが。軌道エレベーターが経済的なのは、それが軌道運動していて、理想的にはほうっておいても同じ場所にとどまっているという点にあるので、常に加速が必要であれば、ロケットを飛ばしたほうが安くなるように思います。

以下、『』で記述するのは、クイン一族に伝わる軌道力学のことわざです。(^^;

1番目の図で、赤道上にある静止衛星を北側に引っ張ると、これは軌道傾斜角を大きくする操作と同じなので、衛星は南へ戻ろうとします(『左舷と右舷は元来たほうへ』)。しかし係留されていて戻れないので、動ける方、下方へ移動し軌道高度が下がります。静止軌道での東向きの速度を保ったまま高度が下がると、本来の軌道速度より速いので、衛星は東へ離れて行こうとします(『内(イン)は東へ』)。しかし衛星は係留索で西向きに引っ張られているため、さらに高度が低下し(『西は内(イン)へ』)、最終的にはつながれたまま落下するでしょう。係留索は長さ3万6000キロ以上あるので、何回か地球にまきつくような格好になると思います。

2番目の図でも基本的に同じです。上記の運動に逆らうような加速を常に軌道駅に与えてやらないと、すぐに落下してしまうと思います。
158 2008年05月18日 21:50
こに
振り子の話題>
静止軌道がそもそも糸のない巨大振り子の釣合いです。
そこから離れた位置に物理的な拘束をするならそれなりに対地相対速度が出ており振動をするという話題の提供が目的で遠心力が重力に勝れば天に向かって落ちることでほかの天体の影響を受け偏芯振り子になるだろうという考察の提示です。
第二宇宙速度までは月地球公転中心の影響を受けるので28日周期に引っ張られるだろうというネタ振りで決して振り子が28日周期の単振動を持つという主旨ではありませんしラグランジュにたどり着くという結論でもありません。それどころか単にネタ振りで終わらせるつもりだったので軌道の演算に必要な月地球系の公転中心を基にした釣合いの式は考えてもいません。
公転中心を仮想重力中心として回転周期の式を二階重ねればいいのかな?その程度の段の話題です。お騒がせしました。

浮島の話題はそれとは反対に質量の移動や外力に伴う重心の振動にいかに抗うかというアイディアの提供です。ですのでグライダーも浮島も見掛けの設置経緯から動くことはないのが正しい運用です。ただ振動はどうしても想定されるので浮島がいいかなと提案しました。
159 2008年05月18日 23:53
Jann
>MASAさん

引っ張り続けるのにエネルギーの供給が必要?

この場合エネルギーは何処へ消えるのでしょう?

引力に係留される回転は回転し続けるけど、張力で係留される回転は減衰していく・・・(理由が解らないげっそり

(やっぱりスペースコロニーやリングワールドの回転は、放っておくと減衰してしまうものだったのでしょうか?)


<順を追ってお答えします(質問します?)>
1> 軌道傾斜角を大きくする操作と同じなので、衛星は南に戻ろうとします。
 これは同じ軌道を周回し続けようとするからでしょうか?
確かにボクの案の北にずれた軌道面を周回していても、引力の南向き成分ベクトルは消せないのですが、それを相殺するのは張力の北向き成分ベクトルです。
そもそも普通の衛星やシャトルが軌道を北“向き”に変える噴射を一回行うのと、北からの張力を受け続けるのはチョット話が違うのでは?

2> しかし係留されていて戻れないので、動ける方、下方へ移動し軌道高度が下がります。
 ここで下がってしまうと結局テンションが掛けられないので無意味です。だからこの緯度を移す時(或いはテンションを掛け始める時)には衛星が下がらないように、衛星の軌道を静止軌道よりも外に移す再加速が必要です。

3> 本来の軌道速度より速いので、衛星は東へ離れて行こうとします(『内(イン)は東へ』)。
 衛星が下がらないように一度再加速させるので、ここからは関係無いかもですが、仮に数メータ下がったとして、確かに衛星は、移動速度がそのままで半径が減るので角速度が上がって地球の自転を少し追い越して東へ行こうとします。
でも角速度が上がっているのなら同時に外へも膨らもうとします。
でも係留されているから真上には行けなくて西に帰ってくるのでは?
現象としては、多少フラフラすることはするだろうなぁ・・・とは思います。

要するに引力も張力も衛星にとっては等価で、衛星を引っ張る力は、引力と張力の合力が向いた方向に働いて、引力と張力の南北のベクトルが相殺される緯度に軌道面が移れば、残るは自転軸に向かって垂直に引っ張る求心力だけで、そこを中心に軌道運動すればいいのでは・・・と考えるのです。

如何なものでしょう?


振り子の話題>
アイデアありがとうございました。
L4とL5の間を120度も行ったり来たりされたら堪らないなと思いますが、振動する程度の揺れでしたら心配ないと思います。
但しその揺れが発振していくものでしたら、まめなスタビライズが必要でしょうね。
赤道面の軌道エレベータでも同じ影響があるでしょうし、重要な要素ですね。

たしかに実際は月の位置で公転中心がずれますから安定的な軌道の確保は難しいと思いますが、現実に静止衛星が飛んでいるという事実に、どこまで手を加えたら、「ソレ以上は無理!」ってなるかの考察です。

軌道エレベータ自体が実現可能か?
構造体の強度さえクリアすれば可能なのか?
高緯度に駅は置けないのか?
便数やペイロードとして現実的な頻度や容量はどの程度なのか?
駆動方式は? 歯車? 電磁モーター? カーボンロープで牽引?
中継駅は可能か不可能か? また必要か?(←ロープ架け替えとか、乗換えとか)

色々あります。
160 2008年05月19日 00:41
こに
角速度と釣合いの問題>
静止軌道から離れると重力加速度だけでは支えきれなくなり、次第に自転に遅れてゆきます。
距離そのものは構造で維持するとして、残りは経度遅れ方向の力となるので、構造の剛性が充分でないと破綻することになります。
あるいは西に走る巨大なオブジェを拝むことになります。
それもネタとしては楽しいですが、あまり地球では見たくありません。ヒモ付きでなければ気圏上層に浮かしたままがよいでしょう。最終的にラピュタのようにラグランジュ点か更にどこかへ飛んでいってしまうので、MASAさんはここで遅れを取り戻すために推力をかけることを示唆されていると感じます。
事故の絵としては面白いと思います。逆方向の事故はガンダムの最初の絵より凄いことになるので、恐らく少し遠目に制御してということになるでしょう。
161 2008年05月19日 00:55
こに
軌道エレベータのr/c/p>
リスクとコストが大きいので、地球を捨てる覚悟がなければ実際には建造はありえませんが、例えば植民惑星の艀として土木機械と資材を兼ねてということならいいかも知れません。
月であれば6000キロ程度なので重力カタパルトを兼ねた利用もあるかもしれません。しかし事故の可能性を考えれば、人が普通に住んでいる惑星で長い期間利用される施設ではないと考えます。
162 2008年05月19日 00:59
はいてんしょん
153の図
とりあえず垂直に柱作って運用してからならやってみるかもしれませんが
コストが馬鹿にならないと思うのでやらないんじゃないかと思います
163 2008年05月19日 09:01
LucifeR
一段落したかな? で、確信的脱線で、起動エレベータよりさらに無駄に巨大な構造物になりますが、往還手段として

静止軌道に軸を置く超巨大観覧車

ってのを絵的に見たことがあるのですが(だから多分アニメなんだが、なんだか分からない)、これはガジェットとして名前がついてるものでしょうか?
164 2008年05月19日 10:03
太田園
ガンバスター。
てなことで、「トップをねらえ!」最終話ですね。
白黒画像が良い感じでした。
165 2008年05月19日 11:30
こに
巨大軌道観覧車>
たしかNASAがブチ上げたカッコいい未来技術構想の一つにモトネタがあったはずです。巨大な水車でジェット風を動力に回転エネルギーを維持する静止軌道構造物だったはず。
軌道エレベーターも似たような時期のアイディアで楽しい時代もあったけど、今のていたらくです。冷戦時期の精神状態が元になっていたにしても夢から覚めた感じです。
166 2008年05月19日 13:08
LucifeR
> 164 太田園さん

記憶にあるのはそれじゃないですね。自分、オカエリナサィ(LD)BOXを保有しているので。

WOWOWノンスクランブル帯か深夜帯の走りのなにかじゃないかと思うんだけど、この構造物(観覧車とはいえ、腕は数本)は終盤に内戦ぽいもので倒壊するんですよ。それはいろんな戦争被害の一つに過ぎずコズミックイラどころか宇宙世紀のコロニー落しほどにも破滅的災害とは描かれていなかったように思いますけど。それが健在な頃の美術的印象としては「大艦巨乳主義」や「ぢゃっぢゃーん」に程近い、抜けるような青空のイメージがあるんですが、思い出せなくてキモチワルいんです。

軌道エレベータを倒壊させて地球人類を滅ばそうとする奴を制止するのがラストバトル、という作品に「Z.O.E. Dolores-i」という2クールものがありますね。
167 2008年05月19日 13:34
いーの
こないだ、講談社ランダムハウスから出た軌道エレベーターに関する本には、地上側を南緯20度あたりに持っていくことが提案されていて、びっくりしたのですが……。

結局は、ケーブルの張力とアンカー強度に帰結すると説明しているようでした。

ご参考まで。
168 2008年05月19日 14:55
太田園
LucifeRさま
そういえば、あれはロープウェーでしたね。
失礼。
169 2008年05月19日 21:16
こに
>165
スカイフックという名前で記憶しています。コンテナパケットを輸送機で担ぎ上げゴンドラ部分に引っ掛けるアイディアでした。
脚に相当する部分は私の知る限りないので別物かも知れませんが。
170 2008年05月19日 23:19
Jann
(話を元に戻すようで恐縮ですが)

一つ大きな見落としに気が付きました。ふらふら
軌道運動は永遠に落下し続けている運動なのだという点・・・かな?
係留索による張力が重力加速と同じように衛星を加速し続けられるかどうかですね。
地球の自転に引っ張って貰うのはダメだし。
MASAさんとこにさんが仰った通りかもしれません。

これが実際に大きすぎる見落としだとした場合、MASAさんの仰るように衛星は加速し続けないと、
係留索を引っ張り上げ続けることができません。

加速を止めた途端、こにさんが仰るように地球の自転に遅れ始めて地球に西向きに巻き付くか。
MASAさんが仰ったように軌道を内側に曲げられて、地球の自転を追い越して東に落下し始めるか。

・・・どっちだろ?


<考察です>
十分に細長い鉄アレイを回転させた場合、グリップ部分は両端の鉄球の遠心力で引っ張られ続ける?
(グリップの素材が鉄であっても多少は引き伸ばされる筈?)
それとも、みるみる減速してグリップ部分の張力が消えて、たとえどんなに離れていても鉄球同士(+グリップ)の引力だけに釣り合う角速度の回転に落ち着く?

鉄アレイの場合は当初の速度で回転し続けるけれども、鉄球のアメリカン・クラッカーの場合はスグに減速してしまう?

だれか宇宙で実験して見せて欲しいです。(地球でも可能かな?)
171 2008年05月20日 00:18
こに
閑話>
一連のエレベーター話で20年ほど前のマンガThat!イズミコのシルキーウェイの話を思い出しました。
エレベーターを絹のリボンのような素材で作るというロマンチックなフレーズとそこに大きな利権が絡む現実という背景を全く他人事である登場人物がそれでも綺麗だったのと言う正直な流れが大好きなエピソードでした。
再販しないかなぁ。
172 2008年05月21日 22:58
泡吉
127でさとだすさんが指摘していたカーボンナノチューブの安全性の話がニュースに。
   http://www.itmedia.co.jp/news/articles/0805/21/news028.html
こりゃむき出しでの使用じゃ無理そうだな…。
アスベストみたいにぼろぼろ剥げる材質じゃないと思うけど、経年劣化でボロボロになったところから繊維が飛ぶとか言われるときつそう。
PCとかこれだけサクサクスペックが伸びているのに軌道エレベーターは死ぬまでに見れそうも無いな…。
173 2008年05月22日 13:10
LucifeR
ところで、カーボンナノチューブが軌道エレベータのどの技術課題をどのように解決するのか、誰か説明していただけませんか?
174 2008年05月22日 16:08
わいばぁん
軌道エレベーターの実現には「破断長」が極めて大きな物質が必要だが、カーボンナノチューブが
発見されるまでは理論的に実現可能なものが存在しなかった、という事だったと思います。

詳しい計算は以下のページが参考になると思います。

http://www.koalanet.ne.jp/~anoda/space/mlab16/mlab16.xml

>>172
こと軌道エレベーターで利用する場合は単分子で所要の長さを調達する必要があり、その状況に
おいては飛沫が発生する事は少ないのではないかと予想します。
176 2008年05月22日 16:26
さとだす
>>174

おそらく「実際に想定される被害の可能性」以上に、安全基準が厳しくなるのではないでしょうか。
アスベストの件が生々しいタイミングですし。
177 2008年05月22日 17:08
LucifeR
> 174 わいばぁんさん

有難うございます。というか、まさかそれはあるまいと思ってた最悪の予想が当たってしまったw。

つまり、短いナノチューブから強くて軽い長い紐を作る技術があるわけでなく(たとえば綿や麻の繊維は綱長よりはるかに短い)軌道高にも達するサイズの単分子を合成する技術を夢想しているんですね。

つまり、「カーボンナノチューブで軌道エレベータの実現に光」というのは「エネルギー危機なんか核融合で無問題」と同程度に非現実的な妄想なんですな、現時点では。

ついでにいえば、長いナノチューブがどんなサイズに砕けたがるかが分からないと中皮腫懸念はなくならないでしょうね。
178 2008年05月22日 17:26
わいばぁん
とりあえず、技術的視点からの考察のみです。

カーボンナノチューブの強度はその分子内のみでの話で、
短いカーボンナノチューブを縒り合せた「糸」の状態では
その強度が分子間力によるものになってしまい著しく減少
するでしょう。
故に軌道エレベータを実現するカーボンナノチューブはその
ほぼ全長を単分子で構成する必要がありあるいは全長を満た
した単分子ワイヤーを複数本組み合わせる、といった形になる
と予想します。
また次に製造上長い単分子ワイヤーを製造する際に短いカーボン
ナノチューブ片が混入することも考えられますが、これらは
軌道エレベーターの構造強度に寄与しないデッドウェイトになり
ますから、製造段階で徹底的に除去されるだろうと予想します。

結果として軌道エレベーターの建造に使用されるカーボンナノ
チューブからは飛散する繊維片というものはほとんど存在しない
のではないかと予想します。

# 現状ではごく短いものしか製造できていないので、それが問題
# になっているのだと考えます。
## 石綿にしろカーボンナノチューブにしろ、分解され難いもの
## が体内にとりこまれると、それによる刺激によってガンが
## 発生するのではないかと妄想しています。
179 2008年05月22日 17:32
さとだす
>軌道エレベーターの構造強度に寄与しないデッドウェイトになり
>ますから、製造段階で徹底的に除去されるだろうと予想します。

その製造段階での安全性も問題ですよね。
180 2008年05月22日 17:54
わいばぁん
まぁ「カーボンナノチューブによる軌道エレベータ」が実現可能
になった段階での状況をSF的想像で書いています。
前述の通り製品にカーボンナノチチューブの破片が付着するのは
忌避されるだろうと予想しますので、これらの峻別は徹底的に
行われると予想します。故に製造段階においても操作側と反応側
は厳密に区分けされ、製造者に健康問題が発生する可能性はほとんど
ないだろうと想像します。
また製品から破片が飛散する場合というのはその強度が著しく損な
われる事態でありますので、そのような段階では軌道エレベータは
まだ実現不可能だろうと考えます。

故に「カーボンナノチューブによる軌道エレベータが実現可能」に
なった状況においては「軌道エレベータに使用されるカーボンナノ
チューブが健康問題を起こす可能性」は非常に小さいのではないか、
と想像しています。
181 2008年05月23日 10:33
山本弘
>> 174 わいばぁんさん

>有難うございます。というか、まさかそれはあるまいと思ってた最悪の予想が当たってしまったw。

 174がなぜそう読めるのか不思議です。

>つまり、「カーボンナノチューブで軌道エレベータの実現に光」というのは「エネルギー危機なんか核融合で無問題」と同程度に非現実的な妄想なんですな、現時点では。

 核融合はまだ実用化してないけど、カーボンナノチューブはすでに存在しております。
(ゴダードやオーベルトも当時はきっと「非現実的な妄想」と言われてたんだろうな……)
182 2008年05月23日 14:58
いーの
落雷とか、機械的劣化で切れた時に、細かい破片がどれだけ出るか(あるいは出ないか)は確かめておかないと、アスベストの経験から、認可はされないのではないかと、思います。

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