TECHNOLOGY

【宇宙】気軽に宇宙に行ける時代の到来「このエレベーターは上に……そのまま宇宙にまいります」

Space Elevator

宇宙エレベーター

転載:D&Dピクチャーズ/YouTube

宇宙エレベーターは、地球から約3万6000km上空にある静止衛星まで人や物を運ぶ夢の乗り物です。

実行委員会/宇宙エレベーターロボット競技会

 1979年にSF作家のアーサー・C・クラークが小説「楽園の泉」を発表し、宇宙エレベーターという概念を広く一般の人たちに知らしめました。

実行委員会/宇宙エレベーターロボット競技会

スーパーゼネコン「大林組」の本気

転載:THE PAGE(ザ・ページ)/YouTube
2050年に実現へ

ロケットに代わる大量輸送手段として期待されており、大手ゼネコン大林組は2050年の実現を目指している。

宇宙エレベーター本格実験=未来の輸送機関、ロボットで-福島/JIJI.COM.2019

地球と月の間の距離の4分の1に相当する高度9万6000キロメートルに時速200キロ、7日間で到達する。観光客は高度3万6000キロに設置するターミナル駅まで、科学者や研究者はその先まで行ける構想だという。

約10万キロの「宇宙エレベーター」、40年後に実現?大林組が構想/AFPBB News.2012

宇宙エレベーターの原理

転載:yumetobiplus/YouTube

構造上必要なものは、ケーブル、クライマーと呼ばれる乗客・貨物などを載せる部分(後略)

日帰り宇宙旅行ができる!?超巨大エレベーターは本当にできるのか/佐藤 実.EMIRA

(前略)高さ400kmの地点に低軌道ステーション、(中略)さらに高軌道上に宇宙船の発着用の高軌道ステーションを設置する。

FUTURE DESIGN 2009 vol.19/東芝エレベータ

赤道の海上に地球側の駅にあたる「海上ターミナル」を、静止軌道上に宇宙側の駅「静止軌道ステーション」を作り、ケーブルでつなぐ。

「宇宙エレベーター」は作れるか? 新しい交通インフラの課題と展望/佐藤 実.THE ACADEMIA

宇宙最大の駅「静止軌道ステーション」

宇宙エレベーターで最大規模の駅となる「静止軌道ステーション」には、巨大な宇宙太陽光発電システムを設置し、無尽蔵の太陽光を利用した発電も計画。

サステナブルエネルギー05 宇宙と地上をつなぐ/株式会社大林組

宇宙から地球へ向けて

静止衛星から、エレーベーターのケーブルを地上へ下ろしていく。

宇宙エレベーターの作り方―「2兆円でできる」/マイナビウーマン.2013

ケーブルを吊り下げた分、衛星の地球に向いている側、つまり下の方がやや重くなり、このままでは徐々に地球の重力に引かれて落下してしまいます。

初めての方へ 宇宙エレベーター早わかり/JSEA 一般社団法人 宇宙エレベーター協会

反対方向にもケーブルを伸ばせば吊り合う

そこで、地球とは逆方向にもケーブルを伸ばして平衡錘でバランスをとる。

宇宙空間とつながる/牛島美笛.Highlighting Japan

次に、下向きのケーブルをさらに伸ばす。また重さが偏るので再び反対側も伸ばす。これを繰り返していくと、下へ伸ばしたケーブルはやがて地上に到達し、地上と宇宙を結ぶ長大な1本の紐になります。

初めての方へ 宇宙エレベーター早わかり/JSEA 一般社団法人 宇宙エレベーター協会
地球を一周するより長い!

ケーブルの全長は、5~10万km。これは地球の直径の4~8倍の長さに相当する。

FUTURE DESIGN 2009 vol.19/東芝エレベータ

宇宙と地球を繋ぐケーブルって?

High resolution carbon nanotube

発案当時は強度に問題があった

地球上に構築する限り、建設物は自重によって壊れる限界点があるが、宇宙へと伸びるタワー「宇宙エレベーター」は、理論的には実現可能とされていたものの、地球と宇宙を結ぶケーブルに必要な「軽さ」と「強度」のある素材が存在せず、夢物語にすぎなかった。

宇宙エレベーター建設構想/季刊大林 – 大林組

この壮大な宇宙インフラを実現するうえでは、ケーブルが文字通り命綱となる。設計上、70〜80GPa(ギガパスカル)程度の高い張力を求められる。かつ、約10万kmの長さだけに自らの重みにも耐えられる強度が要る。

宇宙での汎用材を狙うカーボンナノチューブ/日経クロステック 

カーボンナノチューブの発見

しかし、1991年に軽くて強い素材、カーボンナノチューブが発見され、宇宙エレベーターの実現性は一気に高まりました。

サステナブルエネルギー05 宇宙と地上をつなぐ/株式会社大林組
今はまだ問題がある

「カーボンナノチューブ」とは、炭素原子からなる、小さな筒状の形をしています。非常に軽く、銅鉄よりも高い強度をもちます。また、優れた伝導性をもちます。カーボンナノチューブは、理論的には宇宙エレベーターに必要な軽さと強度をもっていて有力な材料候補です。しかし、その強度を保ったまま何万キロもの長さを製造することはまだ難しく今後の課題となっています。

宇宙エレベーターってどんなもの? /エレベーターメンテナンスナビ

遠心力を利用するために「カウンターウエイト」

そして、上端にはおもり(カウンターウエイト)を取り付け、地球の重力=おもりの遠心力となるようにします。

宇宙エレベーターってなに?/くずの.note.2019

始発駅“海上ターミナル(アース・ポート)”

転載:平田雄基/YouTube

アース・ポートは、宇宙エレベーターのケーブルを地上に固定し、ケーブルにかかる張力を調整する施設です。同時にそこは、静止軌道ステーションなどの建設中は人や資材の輸送基地となり、最終的には私たちが宇宙とのあいだと往復するための発着場になります。

宇宙エレベーター建設構想

赤道に設置

海上ターミナルは,太平洋の赤道上にあることを想定しています。宇宙エレベーターの地表端についてもさまざまな提案がされていますが,やはり公海上に設置するのがいいように思います。

宇宙エレベーターの物理学/佐藤実.オーム社.2011(p.5)

海上に作るのはセキュリティの問題で、ホテルや飛行場は陸地に造る構想です。具体的な場所はまだ未定ですが。

「宇宙行きの電車」宇宙エレベーター、現実へ一歩前進 ISSで実験開始/乗り物ニュース

クライマー

転載:ANNnewsCH/YouTube

静止軌道上の人工衛星から上下にケーブルを伸ばすことでバランスをとり、ケーブルに備えつけた昇降機で地上まで降りるのだという。

宇宙エレベーター実現に向けての実験 福島で実施/財経新聞.2018

この静止衛星から、強靭な“ケーブル(テザー)“を地球に向かって伸ばし、それを伝ってクライマーという機械を昇降させることで、地球から宇宙へ人やモノを輸送することが可能になります。

なぜ、世界が「宇宙エレベーター」に注目するのか?~日本が世界を率いるために、いま必要なこと~/akademyhills

コンテスト開催中!

これを機に宇宙エレベーターの議論が加速され、多様で具体的な建造計画が提案されています。米国では研究者が集まり国際会議が開催されたほか、宇宙エレべーターの技術開発のための競技コンテストも毎年開催されています。

初めての方へ 宇宙エレベーター早わかり/JSEA 一般社団法人 宇宙エレベーター協会

宇宙エレベーターが実現すればどうなるの?

 JAXAのH-2AロケットやNASAのスペースシャトルと比べ、宇宙エレベーターであれば物資輸送コストは大幅に軽減される。しかも、化学燃料を使い、大気圏脱出に大きな推力とエネルギーを必要とするロケットと違い、宇宙エレベーターの場合は宇宙空間では太陽光や太陽プラズマを電力に変換して推力にできるためエネルギー効率が格段に高まるメリットがある。

宇宙ビジネスを可能にする切り札:宇宙エレベーター(後編)/NETIB-NEWS.2019

未知の体験!宇宙アクティビティ

 宇宙服は不要。誰でも宇宙ステーションに行き、星空観察や無重力サッカーを楽しめる。そこから月面まで小型宇宙船を飛ばせば、月の鉱物源を発掘できる

宇宙エレベーターに挑む 総工費10兆円「理論上可能」/滝口信之.朝日新聞デジタル.2018

今まで以上に安全

ケーブルを伝って宇宙に行けるので、燃料を搭載する必要がなく、爆発や空中分解の危険性がありません。安全に宇宙に行くことに関して、著名人からも期待されています。

【後編】 宇宙エレベーターの開発で、宇宙がグッと身近な場所に! ~宇宙エレベーター研究の意義とこれから~/academyhills.2017

マジ大事!地球にやさしい

ロケットで宇宙にいくと、たくさんの燃料(ねんりょう)を使うため、二酸化炭素(にさんかたんそ)が多く出てしまって環境にもよくありません。しかし宇宙エレベーターは電気で動き、燃料を使わないため、環境(かんきょう)にやさしいとされているのです。

【宇宙とエネルギー】宇宙エレベーターとエネルギーの未来/Eguchi Holdings

その上、オゾン層の破壊もあり得ないし、宇宙ゴミも発生しない

UAE、国民を火星移住と発表…大林組、木星入口までの宇宙エレベーター実現へ構想着手/ビジネスジャーナル.浜田和幸.2020