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• 宇宙エレベーター カーボンナノチューブ 課題2020.12.26
  宇宙エレベーターの材料として注目されるだけでなく、橋やビルのセンサーとして、さらには様々な病気の診断ツールとしても活用可能。強靭さと高い導電率を両立しているカーボンナノチューブの用途は幅広い業界に広がっており、提供される機会も膨大なものになっています。 大林組は、軽量で高強度な素材「カーボンナノチューブ（CNT）」の耐久性を確認する宇宙環境曝露（ばくろ）実験を進めている。同社は地球と宇宙の間をケーブルでつなぎ、電車移動のように気軽に行き来可能な「宇宙エレベーター」構想を2012年に発表。 image：Space Elevator–Science Fiction or the Future of Mankind? 「宇宙エレベーター」（日本では「軌道エレベーター」と呼ばれることも)をご存じでしょうか？ それは地上と宇宙をエレベーターでつなぐ、これまでにない輸送機関です。 地上から天へと伸びる塔のようなものを想像してください。 かつては突飛な夢物語として受け止められていましたが、理論的には十分実現可能なものであり、近年の技術発展によって、手の届く域に到達しつつあるのです。 現在の宇宙開発の主役であるロケッ … 短いカーボン・ナノ・チューブを、より合わせた場合は、このような破断長にはならない。 現状の作れるカーボン・ナノ・チューブは長くて 1 μ m 程度であり、今後の課題は、もっと長いカーボン・ナノ・チューブを製造する技術を研究する事である。 今までは宇宙エレベーターのケーブルにはカーボンナノチューブを使用するだろうとされてきたようです。 というのも、カーボンナノチューブは鉄の約20倍もの硬さを持っていながら重さはアルミの三分の二と軽く、高い伝導性や熱を通しやすい性質を持っているからです。 カーボンナノチューブ （ 英: carbon nanotube 、略称CNT ） は、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった物質。 炭素の同素体で、フラーレンの一種に分類されることもある。. 未来の宇宙への交通・輸送手段である「宇宙エレベーター」。この構想を最初に発表したのは、宇宙開発の父と呼ばれる旧ソ連のコンスタンチン・ツィオルコフスキーです。将来実用化される可能性はあるのでしょうか。仕組みや課題、メリットなどをわかりやすく解説していきます。あわせておすすめの関連本もご紹介するので、ぜひ最後までご覧ください。, その名のとおり、地上と宇宙を繋げてエレベーターのように昇り降りができる移動手段です。人や物を乗せる部分はクライマーと呼ばれています。, 宇宙空間には、地球に引き寄せられる重力と遠心力が一定のバランスで釣り合う場所があり、静止衛星などもその軌道上を地球の自転周期と同じ周期で公転しています。, 宇宙エレベーターは、その静止軌道上にステーションを作り、地上にある基地とケーブルで結ぶという発想です。ケーブルを伸ばすと重力と遠心力のバランスが崩れてしまうので、ステーションから地球と反対側にも「カウンターウェイト」と呼ばれる重りを設置する案が考えられています。, 想定されているクライマーの昇降速度は時速約200km。新幹線と同じくらいです。ステーションまでの距離は約約3万6000kmなので、到達するのにかかる時間はおよそ7日と半日という計算になります。, 宇宙エレベーターの構想を実現させるためには、強さと軽さを兼ね備えたケーブルが必要です。以前は条件を満たした素材がなかったため、いわば机上の空論でしたが、1991年に当時NECの研究員だった飯島澄男が「カーボンナノチューブ」という物質の構造を解明したことで、一気に現実味を帯びたものになります。, カーボンナノチューブとは、炭素原子が六角形の網目構造で円筒形状になった物質で、原子が非常に強く結びついています。円筒状をしているため内部に空間があり、軽いとうのも特徴のひとつ。身近な実用金属のなかで軽量であるアルミニウムで、同じ形状のものを作った場合と比較しても、重さは半分ほどだそうです。, カーボンナノチューブを利用すれば、理論上は実現可能な宇宙エレベーター。ただ他の素材と比べて価格が高いことや、長い距離にどう対応させるかなど、問題点もあります。今後の開発に注目です。, また2012年に、日本の大手建設会社「大林組」が、宇宙エレベーターに関する独自の構想を発表したことも話題になりました。2025年頃から物資打ち上げ、地上設備の建設などをおこない、2050年に完成させる計画になっています。, 大林組が算出した建設費用は、約10兆円。リニア新幹線の建設費用が5.5兆円といわれているので、比較をしてみても案外安いかもしれません。, 現在、宇宙空間に人や物資を届ける場合は、ロケットを使うしか方法がありません。1回の打ち上げにかかる費用は100億円ほど。高額になる理由のひとつに、基本的にロケットが使い捨てであることが挙げられます。, 宇宙エレベーターは、ケーブルやクライマーを長期間にわたってくり返し使うことができます。大型のクライマーができれば、ジェット飛行機のように1度に大量の人を運ぶこともできるでしょう。またエネルギーは宇宙太陽光発電などで安価に抑えられることを考えると、ロケットと比べて費用は大幅に安くなりそうです。, 先述したカーボンナノチューブを利用したケーブル作りはもちろん、どこに地上基地を建設するかは大きな論点でしょう。ステーションは静止軌道上、つまり赤道上空に作る必要があるため、地上基地もおのずと赤道の近くに建設する必要があります。, シンガポール周辺やナウル島周辺、もしくはブラジル近海などが挙げられていますが、環境問題や政治的な対立も考えられます。, また、「スペースデブリ」と呼ばれる宇宙ゴミがクライマーやケーブルを傷つける可能性もあるでしょう。ミリ単位のデブリであっても甚大な被害をもたらすことが予想され、防御シールドやケーブルの強化など対処法を考える必要があります。, さらに、宇宙に向かう際には、放射線量が非常に多い領域を通過しなければなりません。ロケットであれば短時間で通過できますが、時速200kmの宇宙エレベーターだと被爆時間が長すぎます。, 宇宙空間で物を切り離すと、投石機のように宇宙空間を飛んでいきます。たとえばある地点まで宇宙エレベーターで向かい、タイミングを見計らって切り離せば、理論上は燃料なしで火星など他の星に行けることになります。, また月に埋もれているといわれている「ヘリウム3」などの燃料を地上に送ったり、反対に地上で処理に困っている核廃棄物などを太陽に向かって放ることもできるでしょう。, 宇宙病院もおもしろいアイディアです。無重力環境で手術することができれば、患者の体を容易に手術に適した体勢にしたり、臓器を空中に浮かべながら損傷箇所を探したりできます。, 注目が集まっているのは製造業です。原料を空中に浮かべながら溶融し、固めれば、不純物が入っていない高純度な製品を作ることができるそう。量子コンピュータの素材として期待されているフォトニック結晶など、高い精度のもの作ることができるでしょう。, また、宇宙を一大観光地にする構想もあります。1週間程度のツアーが組まれ、一般の人でも気軽に旅行できるようになるかもしれません。, 宇宙エレベータとはどのようなものなのか、ロケットとの違いは何なのか、本格的な宇宙進出によって社会がどう変わるかをまとめた一冊です。本書があれば、実現に向けた問題点と解決策が俯瞰でわかるでしょう。具体的な数字を交えて解説しているので、納得感を得られるのもポイントでしょう。, 第4章では、宇宙航空研究開発機構「JAXA」、宇宙エレベーター構想を発表した「大林組」、日本で唯一の宇宙における有人技術に特化した民間企業「JAMSS」のインタビューが掲載されていて、宇宙開発に関する興味を掻き立てられる内容になっています。, また、宇宙エレベーターが完成した場合の社会をビジネスの視点から解説している章もあり、実現可能性に期待をしてしまう一冊です。, 宇宙エレベーターを題材にして、物理学を学んでしまおうという一冊です。地上から宇宙空間に昇り、他の惑星と往復し、また地上に降りるというステップごとに、それぞれどのようなことを考えればよいのか解説しています。, 数式の部分は読み飛ばしてしまっても、内容は十分に理解できます。学生時代の授業で習った物理の各分野が、最新の研究である宇宙エレベーターにどのように応用されているのか、その繋がりを感じることができるとより楽しめるでしょう。, ホンシェルジュはamazon.co.jpを宣伝しリンクすることによってサイトが紹介料を獲得できる手段を提供することを目的に設定されたアフィリエイト宣伝プログラムである、Amazonアソシエイト・プログラムの参加者です。, 成田凌の人気の理由を出演作品から紐解く！実写化した映画、テレビドラマの原作の魅力も紹介. 2050年の「宇宙エレベーター」完成を目指している大林組が、国際宇宙ステーション（iss）でカーボンナノチューブの耐久性実験を開始しました。sfの世界でしかなかった宇宙エレベーターはいま、一歩ずつ現実へ近づいているようです。 ロケットなどは約1億6000万円で打ちあげることができますが、輸送手段として考えると非常にコストパフォーマンスが悪く1㎏あたり約215万円もの費用がかかります。人間を運ぶと考えればひとりで1億4000万円もの費用がかかる計算です。, しかし、宇宙エレベーターでは1㎏あたり約2万円程度で済み、実に1/100の低コストでの輸送が可能になるのです。, 1台の宇宙エレベーターが完成すれば宇宙への輸送コストが大幅に減少します。そのことから2台目の宇宙エレベーターは1台目のおよそ40％のコストで建設が可能になります。, 3台、4台と数が増えるに従いコストは益々減少し、最終的には1㎏あたりの輸送コストは1000円程度まで落ちると考えられています。, この段階になると、これまで宇宙への輸送コスト問題で先延ばしにされてきた計画が次々に実行されていきます。太陽光発電衛星が充実することにより人類のエネルギー問題は解決されます。, 宇宙旅行、宇宙ホテルなどの観光事業が発展し、無重力により新たな技術、産業が誕生していきます。宇宙ステーションの増設から月や火星への人類移住も進み、人口増加の問題も解決されるでしょう。, 合わせて読みたい関連記事 宇宙飛行士ってどうやってなるの？未来を切り開く宇宙の仕事, 宇宙エレベーターの完成はいつ頃を予定されているのでしょうか。日本の建設大手「大林組」は2050年に宇宙エレベーターの完成を目指すプロジェクトを発表しています。, また、JSEA（日本エレベーター協会）の計算によると、宇宙エレベーターは着手から25年で完成するとの発表もあり、2050年よりもかなり早く実現される可能性があるようです。, いかがでしたか？宇宙開発に強い日本でも「JSEA」や「大林組」などの企業がすでに宇宙エレベータープロジェクトを開始しています。私たちも生きている間に宇宙旅行が楽しめそうですね。, GIBEON（ギベオン）は宇宙、地球、動物の不思議と謎を発信するミステリー情報メディアです。眠れない夜の暇つぶしにでもなれば幸いです。. カーボンナノチューブ (cnt)は，鋼材より軽くて強い材料である。そのため，宇宙エレベーターのケーブル材 料として注目されている。宇宙の過酷な環境下における物性を確認するため，宇宙空間での曝露実 … 2016.06.16 22:00; 10,451. abcxyz 今の技術じゃカーボンナノチューブで宇宙エレベーター作るの難しいかも. カーボンナノチューブとは、炭素原子がハチの巣状に並んだグラフェンという物質を丸めた、筒状の炭素物質です。 直径は0.4~5nmであり、髪の毛の1/50000ほどの細さです！ なぜこのカーボンナノチューブが近年、盛んに研究されているのでしょうか？ 現在、カーボンナノチューブの研究課題には、長くするための問題と、均質化の問題があります。これがクリアされれば、十分に宇宙エレベーター実現への可能性はあると言えるでしょう。 2013年、iaa 宇宙エレベーターとは、地上から宇宙空間まで伸びるエレベーター施設です。正式名称は「軌道エレベーター」といいます。 エレベーターといっても電車などの乗り物に近いイメージで、スペースシャトルのように大量の燃料を消費することも無ければ墜落の危険も無いため、安全で地球環境にも優しい宇宙への移動手段として注目されています。 以前は実現が難しいと考えられていましたが、カーボンナノチューブの開発以降は … 宇宙エレベーターの構想は昔からありましたが、技術上の課題で特に宇宙から地上へ吊り下げる強度を持つケーブル素材が問題でした。 しかし1991年、この条件に応えられる素材「カーボンナノチューブ」が日本で発見されました。 もしも、「カーボンナノチューブの長さ 2倍成長」が今後も期待できるとすると、2020年代には100メートル級の長さが達成できることになります。 それにしても、宇宙エレベーターの先端までの10万キロメートルとなると、今日の明日にできるようなものではないですね。 宇宙エレベーター（軌道エレベーター）とは、文字通り「地球と宇宙を結ぶ」これまでにない輸送機関です。 少し前までは、映画や小説の中の空想の技術として考えられていましたが、科学の進歩に伴い現在では実現可能な技術として大きな期待を寄せられています。 その原理について簡単に触れると、赤道上の高度36,000kmにある宇宙ステーションから、地上へケーブルを下ろし、そのケーブルに、地球と宇宙を行き来するエレベーターを設置するというものです。 エレベーターの拠点となる宇宙ステーシ… 最大の課題はケーブルでしたが、これは「カーボンナノチューブ」という超優れた素材により実現可能に近づきました。 宇宙エレベーターのケーブルの総延長距離は約10万kmで、引っ張りに耐えられる強度が必要なのです。 地球と宇宙をエレベーターでつなぎ、モノを輸送するというプラン。「カーボンナノチューブ」の発見により実現性が高まりつつあります。mattoco Lifeは三菱UFJ国際投信が提供する、あなたの"life"をデザインするサポートメディアです。 地球の環境を守りつつ、宇宙開発を躍進させると期待されている「宇宙エレベーター」。SFの世界ではお馴染みのこの施設も遠い夢物語ではなくなってきました。, 世界中の大企業が開発に着手し、私たちが生きている間にも宇宙エレベーターは完成するといわれています。, 今回は近い未来に私たちと宇宙を繋ぐ宇宙エレベーターをご紹介します。   合わせて読みたい関連記事 宇宙飛行士ってどうやってなるの？未来を切り開く夢の仕事 未だ解明されていない！ロマンあふれる宇宙の謎 目がおかしくなりそう！ブラックホールの中は不思議な空間, 宇宙エレベーターとは、地上から宇宙空間まで伸びるエレベーター施設です。正式名称は「軌道エレベーター」といいます。, エレベーターといっても電車などの乗り物に近いイメージで、スペースシャトルのように大量の燃料を消費することも無ければ墜落の危険も無いため、安全で地球環境にも優しい宇宙への移動手段として注目されています。, 以前は実現が難しいと考えられていましたが、カーボンナノチューブの開発以降は十分実現可能な施設になり、アメリカや日本などで既に開発プロジェクトが始まっています。, もう一つの宇宙プロジェクトである惑星移住計画と火星については関連記事にまとめています。, 地球を周回する人工衛星は、地球へ落下する「重力」と宇宙空間へ飛び出す「遠心力」が釣り合っている高度を維持しながら飛行しています。その中でも地球の自転と同じ速度で飛行する人工衛星は、地上からはその一点に留まっているように見えます。, この一点に留まっているように見える軌道を「静止軌道」と呼び、宇宙エレベーターはこの軌道を利用して建設されます。, この静止軌道から地上までケーブルを下ろすとその重さの分だけ重力と遠心力バランスが崩れ、重力によって落下してしまいます。そこで宇宙空間側にも同じ長さのケーブルを伸ばします。, これによって衛星は重力と遠心力が釣り合い、静止軌道を周回し続けます。後はこれをケーブルが地上に達するまで繰り返します。, 最終的には静止軌道から地上までの長さと同じ分だけ宇宙空間にもケーブルが伸ばされ、約10万㎞の非常に長い距離を繋ぐケーブルが出来上がります。このケーブルに昇降機を取り付けることで人や物を宇宙空間まで移動できる宇宙エレベーターが完成するのです。, 宇宙エレベーターにはいくつかの技術的課題が存在します。これをクリアしていくことでより安全で快適な設備を建設することができるのです。, 宇宙エレベーターを建設する際に最も大きな課題とされていたのはケーブルの素材でした。それまで地球最強の素材だったピアノ線やケブラー繊維を使用したとしても強度が足らないという結論に至ったからです。, 重力と遠心力を利用するとはいえ超長距離でのケーブル輸送にはかなりの強度を持った素材が必要でした。しかし、カーボンナノチューブの発見により、宇宙エレベーターに必要な強度を保てることがわかったのです。, 現在、宇宙エレベーターに適したケーブルの開発が、宇宙空間での材質変化も視野に入れながら進められています。, その構造上、宇宙エレベーターのケーブルにはギア（歯車）を設けることができません。そのため昇降機はケーブルとの摩擦のみで地球の重力を超えて上昇しなければなりません。, また、機構が複雑になると重量や故障率が上がるため、いかにシンプルで軽い機構を開発できるかが課題になっています。しかし、これらの問題はこれまで最も難題だったケーブルの素材よりも遥かに実現可能な課題とされています。, 超長距離に及ぶ宇宙空間への移動のためのエネルギーをどのように供給するかもひとつの課題になっています。現在のところエネルギー源は電気を使用する計画になっており、太陽光を使った発電やマイクロ波、遠赤外線レーザーなどを使用した送電案が出ています。, 宇宙エレベーターはスペースデブリ（宇宙ゴミ）や人口衛星などとの衝突事故が予想され、バランスを崩したエレベーターが地上に落下する危険性が示唆されています。事故発生時の乗客の安全保障や、地上へ落下した際の安全面も視野に入れなければなりません。, 現在では軽量で薄いケーブルを使用することで空気抵抗が非常に大きくなり、落下した際の地上への影響がほとんどなくなるとされています。またレーダーで監視することで障害物を回収し、衝突を事前に防いでいく方向だそうです。, 宇宙開発のリスクは宇宙をより良く知ることで回避していくことが可能です。あなたも驚く宇宙のトリビアについては関連記事にまとめています。, 宇宙エレベーターの建築にはおよそ10兆円という莫大な費用がかかるといわれています。しかし、宇宙エレベーターは非常に費用対効果が高いため、これだけの費用がかかっても建築するメリットがあります。. 地球を周る人工衛星は、地球の重力と、遠心力でバランスが保たれているため、高度を維持し続けながら地球の周りを回り続けています。 人工衛星のうち赤道上の高度約3万6000㎞を回る人工衛星は、周期が地球の自転と同じで、地上に対して静止しているように地球の周りを回っているため静止衛星と呼ばれ、静止衛星が回る軌道を静止軌道と呼びます。 静止軌道上から、地上へ向けてケーブルを垂らしたとすると、吊り下げたケーブルの分だけ、地球に向いている側がやや重くなり、そのままでは徐々に … （画像引用元：K・E・ツィオルコフスキー wikipedia） 地球の静止軌道まで、ケーブル等をつないで人や物を運ぶというアイデアを最初に提唱したのは、ロシア人のK・E・ツィオルコフスキーでした。彼は、静止軌道の概念など、ユニークなアイデアを多く生み出したロシアの科学者です。彼が１８８５年に発表した「地球と宇宙に関する幻想」の中で、天に届く塔と宇宙列車の構想を描きましたが、「自重で崩壊するので、素材的には建設不可能」との注釈もつけていました。１９６０年代以降には、ロシ … 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 … 宇宙エレベーター実現に向け、宇宙でカーボンナノチューブ実験 - 大林組ら 2020/06/18 11:21 レポート エネルギー © 2020 ギベオン – 宇宙・地球・動物の不思議と謎 All rights reserved. Space Elevator–Science Fiction or the Future of Mankind. 大林組では、現在このカーボンナノチューブや、クライマ ー、スペースデブリの衝突防止策など幅広い分野に関する研究を行っています。 宇宙エレベーターの解説動画はこちらから閲覧可能です。 宇宙エレベーター説明動画 （大林組提供） 宇宙エレベーターが実現するのはいつ？カーボンナノチューブの発見で現実的に！ 宇宙エレベーターの構想を実現させるためには、強さと軽さを兼ね備えたケーブルが必要です。以前は条件を満たした素材がなかったため、いわば机上の空論でしたが、1991年に当時nec イタリアントマト ケーキ 割引, Abcマート 在庫確認 アプリ, モンスター ピンク 味, 古川 イオン 花火, キャナル 映画 座席 コロナ, マルサン 桶川 タイムセール, 枚方市 人口 2019, ベース 指 弾き できない, 都道府県 Gdp ランキング, みをつくし料理帖 映画 ドラマ,
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