スペースコロニー考２

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

togetter.com/li/1770306 続きを考えよう。 まず、オニール型コロニーで6分割して３枚の反射鏡を展開しているのだが、正直アレはありえない構造なのではないかと。シリンダーと同期して回転するのは強度的にヒンジ部分負荷がかかるし、そもそも同期的に回転する意味がないのでは？と。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

清々しく、漏斗状に回転するシリンダーの周りに静止したミラーを置いておけば 静止でも任意稼働ミラーでコロニー内採光を設定できるのでは？ ミラー角操作できれば採光も真夜中の演出も出来るわけで、わざわざ２Gはかかるように置くぐらいならその倍の面積を静止であれば応力が減って資材が節約できる

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

後はスピンアップのテクノロジーで 単純に気体を噴出してコロニーの回転加減速でも良いんだけど、貴重な物質をそうやって手放すのは如何なものか？勢が出てくるような気がする。 例えば、フライホイールに貯めようとか。ただフライホイールがためられる角運動量にも限界が有って全体をカバーは無理と

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

だとするとフライホイールに溜まった角運動量をなんとかして電力へ回収したいが、そうなると何かで角運動量を消すしか無いか、もしくはフライホイールにケースをつけて内部に中に気体を充填、渦を作る構造によって熱エネルギーに転換、温度差発電で回収とかか。 打ち消すには太陽風を使うとかか

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

こう、太陽風用の帆を上げて、スピンと反対方向にトルクがかかるようにした上で、ちょうど釣り合うようにフライホイールの磁界に干渉する負荷をかければ電気として取り出せる。 もしくは角運動量をトルコンとクラッチをかました紐で等速運動に転換してマスドライバーとして使ったりが考えられる。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

ただ、直径2b3.5km、内径2a3.4km、質量M23.09x10^10kgの物体を0.726rpmで回転させるのに必要なエネルギーKは 回転モーメントI=1/2(b^2-a^2)MとしてK=1/2Iω2でω=0.0759㎮で計算すると 1270*10^10Jとなる。太陽定数1.37*10^3J/m^2だとすると1日かけて加速なら750m四方の効率20%太陽電池でまかなえる。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

太陽電池さえちゃんと調達、管理できれば意外に問題はないな・・・しかし一方でカウンターウェイトにも同じだけの反作用回転運動を逃さないといけないから 太陽風の光子圧力が地球軌道で4.57x10^−6N/m2らしいので、これを本体維持電源の太陽光パネルで受けた反作用として加速のカウンターに使うと

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

3.4kmx20kmのサイズで1300年ほどかかる・・・ これはあきませんわ。1年で済ませるにも1300倍の広さが必要で36倍、122.4kmx720kmとかうーん。素直にプロペラントで回転したほうが良さそう。 勿論、推進ビームを月とかから撃ってもらって相殺は有りかもしれない。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

コロニーの建造方法であるが ガンダムの最初に出てくるサイド7の様な作り方は厳しい気がしてならない。 サイド7ではすでに居住可能な区画できて、与圧壁の内部を与圧し回転している。 その状態のまま逆シールド工法のように回転させた状態で、１Gの端を伸ばしてコロニーを伸長していく。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

これが問題だと思われるのは１Gで巨大な建造物を作る、しかも全体に均等に建材質量を配分しないといけないし、さらに搬入の度に角運動量の追加が必要で相当自動化してないと厳しいのでは。 じゃあどうするのかと言うと、無重力状態で区画を組み立てて、与圧まで終わったらスピンアップして結合だろう

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

無重力で作業が出来るし、結合するまでに各種試験が行える、仮に不具合が発覚しても出戻りはそのモジュールだけで、近所で次のモジュールの建造も可能だ。回転していないので遠心力で物資が飛散することもない。もちろんサイド7工法も有りなのだが、逆に部分的に梁が飛び出すような事は無いように思う

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

なんでこんなにご執心なのかと言うと 一般の人類播種船のシナリオが大きく変わるからである。 よく見るケースだと、別の星系に人類が進出する場合、播種船と言う名のこじんまりした船に乗って出帆する 理由は地球が住めなくなったので なんだけど、スペースコロニーが出来るなら地球圏でええやん？と

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

問題は、最初のコロニー ・無重力環境で金属錬成が出来るか ・無重力環境でカーボンファイバーを生産出来るか ・宇宙空間、地球の静止衛星軌道以遠に産業基盤を構築できるか ・近傍小惑星を資源用に採掘、精錬工場まで運搬できるか ・それらの手段の初期構築、物資搬入は誰が？ をクリアしないと

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

多分、順番としては ①捕獲、牽引が可能な小惑星を確保 ②無重力宇宙空間での金属非金属素材錬成技術確立 ③小惑星従業員用の居住設備と発電設備建造 ④小惑星を基盤とした円盤型コロニー※採光なし な感じになるのでは。 小惑星捕獲は小惑星にランデブー後、ケーブルアンカーを打ち込んで牽引と

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

推進でもいいが、牽引の方がコントロールが楽に見える。 問題は別に月面でも良くて、月面からマスドライバーで獲得するのとどっちが安いんだって言うね。 ただ地球から打ち上げるのはあまり効率的だとは言えない気がする。電子機器とか最新のFabが無いと駄目です系はしょうがないんだけど、コストが

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

例えば２億トンの小惑星、それも相対速度20km/sを電気エンジンで小惑星と同じ面積の太陽電池を展開して プロペラントに小惑星の素材を1/2のエネルギー配分で抽出した場合、どれぐらいの制動距離と時間で止められるのかは気にはなる。 年単位のプロジェクトになるのだろうか。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

イオンエンジンを見ている 推進剤をイオン化して80%活用で100mN/kWだとすると 2億トン=20^10kg、リュウグウが45^10kgなので、直径700mに対して立方根で534mとで投影面積は1678m2なので20%効率で460kWが取得、230kWを回せて、23Nか うーん約552万年かかるな。 １年なら1億2700万N必要だな・・・

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

ja.wikipedia.org/wiki/F-1%E3%83… １発５兆円のサターンVのF-1エンジンが7MNなので １回の燃焼時間を150秒だとすると常時18基を点火した状態で延べ21万基を一年間燃焼させられれば目標を達成するな。 1cm四方の加速度は多分0.00006Gぐらいだが、天体の自己重力の１０倍にはなるのでブルーシートでくるむ必要が

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

こんなアホなことをするぐらいなら、F-1一個ぐらいの加速度でなんとか、月をつかった減速スイングバイ軌道に投入してとかするんだろうな。 いやー宇宙世紀はどうやって資源小惑星を地球圏まで牽引して持ってきてるんだろうか 電気エンジンが100N/kWとかを越えてきている世界なのだろうか。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

ユニコーンガンダムが自身の搭載バーニアだけで 全備重量を抱えて垂直離陸出来るとすると 42.7tで機関出力3480kWなので、120N/kWになる ホバリングだけで推力418460kgを発揮する前提だが スペックシートは142600kgとある。こっちだと41N/kWになる。機関出力を全部バーニアに入れてるでもないだろうから

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

とは言え、100N/kW級のエンジンが実用化できていれば、ザクのエンジンで1000kWで100,000N、７基でF-1と同出力になる、これを１牽引船に１０基積めば、 １２隻ほどでパックを組んで牽引は出来なくはないな・・・スイングバイをするなどで賢く運搬するとは思うけど。

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

まあオニール型コロニーの形状があまりイカしてないので やはりこう有るべきだろうというのを図で描いてみた。 閉鎖型は照明の仕組みがどう出来るのかが謎だった。 例えば光学的に光子密度を何処まで高められるのか、 それを規定照度に落とし込むのに素材は耐えられるのか？ pic.twitter.com/IyTHU2rZHY

拡大

汝、翼を与える＠ばってん先に翼ばくれんね イベント・・（parody） @ryunosinfx

光子は太陽からの放射の段階を超えることはないから無限大→これはそう 問題はミラーと経路上の中間充填物質で ミラーの性能が98%でも黒体照射で1秒で10000度になる光子収束を反射すると秒間200度分の熱が溜まる あとは、可視光透明な気体がプラズマ化＆周りを腐食するんじゃないの？とか。