【宇宙開発】空気だけで推進力を得られる新型人工衛星用エンジンの開発に欧州宇宙機構が成功[03/06]

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1しじみ ★2018/03/07(水) 09:16:50.04ID:CAP_USER
欧州宇宙機構(ESA)が、世界で初めて「空気を取り入れて加速させることで推進力を得る」という仕組みを持つ
空気吸入型の電気推進器の開発に成功したことを発表しました。
この推進器により、比較的低めの地球周回軌道を飛ぶ人工衛星が空気という
無限の「推進剤」を使って飛び続けることが可能になります。

World-first firing of air-breathing electric thruster / Space Engineering & Technology / Our Activities / ESA
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/World-first_firing_of_air-breathing_electric_thruster

ESAが開発に成功した新型の推進器は、
地球の大気圏と宇宙空間のはざまにごく微量に存在する空気の分子を推進器の先端から取り入れ、
電荷を与えることで加速力を生み、その反動を推進力として利用するという仕組みを持ちます。
これにより、わずかに空気分子が存在する高度200kmあたりの低軌道を飛ぶ人工衛星に長期間にわたって
推力を与え続けることが可能になります。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/01_m.jpg

これまでにも低軌道を周回する人工衛星に推力を与える推進器は存在していましたが、
そのいずれもがあらかじめ推進剤を搭載した状態で打ち上げ、それを消費することで力を得るというものでした。
ESAが2009年に打ち上げて運用していた地球観測衛星「GOCE(ゴーチェ)」もそんな人工衛星の一つで、
キセノンを推進剤とするイオンエンジンを搭載することで、
高度250kmを飛ぶ時に空気抵抗によって失われる速度を補完して観測を続けました。
しかし2013年には搭載していた質量40kgのキセノンを使い果たしたことで高度が低下し、
同年11月11日に大気圏に突入しました。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/10.jpg

ESAが新たに開発した推進器は、このような問題を解決することができる画期的な仕組みを実現したという意味で、
大きな一歩となり得るものです。開発に携わるESAのLouis Walpot氏は「このプロジェクトは、
高度200kmあたりの大気中に漂う空気分子を推進剤として利用することで、
この高度で周回するために必要な速度である
『毎秒7.8km』という速さを実現するための新しい機構の設計とともに始まりました」と語ります。

テストは、イタリアの宇宙関連企業Sitaelが持つ真空設備を使うことで実施されました。
以下の写真に写っている機器を高度200kmの空間を再現した空間に置き、
その前から分子流生成機を用いることで、高速で衝突する空気分子の動きを作り出します。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/03_m.jpg

高速で飛来する空気分子はまず、ポーランドのQuinteScienceが開発した
空気取り入れ口「コレクター」から推進器内部に取り入れられます。圧縮された空気分子には電荷が与えられ、
エネルギーを得て加速された空気分子をノズルから高速で噴き出すことで得られる
反作用によって推進力を得るという仕組みです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/02_m.jpg

推進器で力を生み出す部分のアップ。「2段階構造」と呼ばれる設計を取り入れることで、
より多くの電荷を与えることが可能になりますが、この方法は従来の電気推進器で加速を得るよりも難度が高いとのこと。
何度もコンピューターシミュレーションによるテストを繰り返した開発チームでしたが、
実際にコレクターと加速器を組み合わせた実験を重ねることで、空気分子を所定の密度にまで圧縮し、
必要な力を生み出せる状態を作り出すことができたそうです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/04_m.jpg

実験の最初にはまず、従来どおりのキセノンを使った推進力を作り出したとのこと。その段階では、
推進器から出るガスは青く光っているのですが……
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/05_m.jpg

徐々にキセノンを減らし、窒素と酸素の混合気の段階を経て、大気のみの状態へと遷移すると、
推進器からのガスは紫色に変化。この色こそが、大気のみを推進剤にして力を生み出すことに成功している証だとのことです。
https://i.gzn.jp/img/2018/03/06/esa-air-breathing-ion-thruster/06_m.jpg

続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180306-esa-air-breathing-ion-thruster/

39名無しのひみつ2018/03/07(水) 14:17:40.65ID:9q45Mxum
>>7
ちったあ空気読めよ

40名無しのひみつ2018/03/07(水) 14:22:08.60ID:OjrPk346
>>1
偵察衛星の精度が格段に上がりそう。

41名無しのひみつ2018/03/07(水) 14:58:10.95ID:cyX0CbZT
jaxaのつばめより優れてるのか

42名無しのひみつ2018/03/07(水) 15:12:25.48ID:PFfMI3Mc
低軌道とはいえ今までより格段に行動範囲が広がるのはすごいね

43名無しのひみつ2018/03/07(水) 15:58:52.23ID:OQtxXmqP
>>1
元記事にある従来のキセノンガスエンジンの消費量が年間10kg
(2009年〜2013年の4年間で40kg)

高度800kmまでの熱圏は地上の約1000億分の1の大気密度だから、1年間に大気10kgを吸い込むためには

時速2万8800km × 24時間 × 365日 × 4.5m^2(直径2.4mの吸気口面積) × 10 ^-11 kg/m^3(熱圏の大気密度)
= 年間11kg



地上の1000億分の1の密度という極めて薄い大気だが、一方で時速2万8800kmという超高速で動いているので、
先端に直径2m前後の吸気口を付ければ現在の内蔵タンク式と同程度の気体を取り込める

44名無しのひみつ2018/03/07(水) 16:15:01.84ID:Qg4BHEvt
>>43
吸気口つければその分抵抗になるからガスが余計に必要になるのでは

45名無しのひみつ2018/03/07(水) 16:47:10.70ID:aWYqvFvp
>>20
詳しい説明トンスル

46名無しのひみつ2018/03/07(水) 16:50:00.62ID:bAfmoqOz
>空気吸入型の電気推進器の開発に成功したことを発表しました。
理論上の太陽帆の開発成功と同じで
現実に実証されるまで恐ろしく時間がかかった、

理論と現実の差は実証するまでわからないし、最初の実証実験で、
理論と同じ性能がでることはまずない、

47名無しのひみつ2018/03/07(水) 17:12:56.60ID:5uyiID7H
>>14
勘違いしてる

48名無しのひみつ2018/03/07(水) 17:15:13.32ID:5uyiID7H
>>41
JAXAのつばめに相当するのは、記事にある超低軌道衛星GOCE。
とっくの昔に先を行かれてるんだよ。

49名無しのひみつ2018/03/07(水) 17:31:08.46ID:GvN9CsGE
低軌道に存在する デプリとか チリなどを吸い込んで
アポロン

50名無しのひみつ2018/03/07(水) 17:36:00.11ID:mGDrg3tN
人工衛星の寿命が伸びるのは一見良いことだけど
打ち上げスパンが長くなったら衛星製造や打ち上げ関連の技術継承も難しくなりそう

51名無しのひみつ2018/03/07(水) 17:59:23.85ID:okzyv06i
>>5
イオン「ジェット」

52名無しのひみつ2018/03/07(水) 18:00:43.07ID:okzyv06i
地表を移動するイオノクラフトって実用化できるんだろうか?

53名無しのひみつ2018/03/07(水) 18:01:42.60ID:Kkd0XWpO
偵察衛星の高度を下げられるのか
いいなこれ

54名無しのひみつ2018/03/07(水) 18:22:12.79ID:0nfCAtXd
これ空気が推進剤と言っちゃっていいのか

55名無しのひみつ2018/03/07(水) 19:14:04.35ID:jOVVd9up
>>7
デリカットの声で再生された

56名無しのひみつ2018/03/07(水) 20:16:58.54ID:UUfjV/jr
Environmental Survey Satelliteとはちがうのか

57名無しのひみつ2018/03/07(水) 20:51:32.86ID:h2V5B/L5
物理的に壊れるまで低軌道衛星が飛び続けられるようになるのかな

58名無しのひみつ2018/03/07(水) 20:54:30.34ID:jjOfSGkx
>>54
それ以外の表現は無いだろ。

59名無しのひみつ2018/03/07(水) 23:05:18.69ID:O6WJe81A
酸素があるから消耗早そう

60名無しのひみつ2018/03/08(木) 00:00:15.26ID:L1PYhVjc
空気は推進剤(重り)
その加速に使うエネルギー源は、別途必要

61名無しのひみつ2018/03/08(木) 00:48:40.33ID:sr4yI1lt
デブリにあたって壊れるに1コイン

62名無しのひみつ2018/03/08(木) 00:56:59.89ID:OorKDHGf
>>32
あのへんな推進エンジンどーなったんだろね。

63名無しのひみつ2018/03/08(木) 01:17:21.21ID:Z3ZybSup
太陽光で半永久的に運用できたりするんか、胸熱だなw

64名無しのひみつ2018/03/08(木) 01:17:56.75ID:FPtwPwri
>>1にある人工衛星GOCEのイオンエンジンは、消費電力約500Wのキセノンイオンエンジンを2機積んでいた

イオンエンジンに必要なエネルギーは太陽電池などで供給される電力
キセノンや空気を帯電させ吹き飛ばし、その反動で推進する

65名無しのひみつ2018/03/08(木) 02:03:44.99ID:t5iVBAh9
>>39
空気に文字が書いてあるのかよ

66名無しのひみつ2018/03/08(木) 02:31:17.46ID:gCOCPzCC
元々の推進剤が存在比が多いアルゴンではなくキセノン使ってるのは
質量≒密度を大きくするためなのかな?夢がある記事でいいね

67名無しのひみつ2018/03/08(木) 02:35:21.87ID:1pE+7tZi
NECはがんばれよ
ノウハウが活かせるときじゃないか

68名無しのひみつ2018/03/08(木) 08:07:12.98ID:8JcCMeNc
これ知ってた

静電気掃除機といっしょ

イオンが加速し風おこるもん

69名無しのひみつ2018/03/08(木) 08:59:21.77ID:pjivl+O6
>>64
やっと1馬力くらいだな

70名無しのひみつ2018/03/08(木) 09:08:46.86ID:bv0wHfL1
スパイ衛星がますます流行るな

71名無しのひみつ2018/03/08(木) 09:25:01.24ID:PZRsp+X6
「空気 ”だけ” で推進力」じゃ無いよね、電気が要るんだよね。

スレタイ見てびっくりしたけど、中を読んで納得。
驚かすなよw

72名無しのひみつ2018/03/08(木) 09:28:40.54ID:FFQ1XcfZ
翼もつけてみる?
太陽電池が要るだろ
でもでかくて重すぎじゃないか?

73名無しのひみつ2018/03/08(木) 09:42:38.68ID:Ml3wiGia
>>32
なんか凄そうだったのに続報ないよな

74名無しのひみつ2018/03/08(木) 09:52:32.91ID:MB0MDOw5
クレヨンしんちゃんの世界観だな。

75名無しのひみつ2018/03/08(木) 11:48:26.95ID:NWbvzrPc
偵察衛星に使いたいたろうな

76名無しのひみつ2018/03/08(木) 18:50:09.50ID:T7TkxSG1
取り込んだ時に減速する分とうまく相殺できんのかな

77名無しのひみつ2018/03/08(木) 20:33:06.78ID:N8rG/Smz
いわゆる「空気投げ」である。

78名無しのひみつ2018/03/08(木) 23:35:10.97ID:T1VC1Ae1
イオンクラフトの薄い大気版かな?

79名無しのひみつ2018/03/09(金) 01:21:10.38ID:LH+/Hxhg
バードストライクを克服できるのか

80名無しのひみつ2018/03/09(金) 14:32:36.66ID:kHiA3NEp
エネルギー源は太陽電池による電気
噴射した反作用で力を発生させる媒介が推進剤

今までは推進剤にタンク貯蔵のキセノンを利用

新方式では宇宙空間の空気を取り入れて推進剤に使うが、エネルギー源は同じ太陽電池だろう

81名無しのひみつ2018/03/09(金) 14:35:48.86ID:kHiA3NEp
眉唾の怪しい技術ではなくて、欧州のNASAに相当するESAの記事だから信ぴょう性は高いだろう
あとはどれだけ実用化に近づけられるかだ

82名無しのひみつ2018/03/09(金) 14:47:50.34ID:zWPqwHfk
EVE Onlineに出てきそうなデザインだね

83名無しのひみつ2018/03/09(金) 15:06:55.98ID:ZQXAEKd6
>>4
へー

84名無しのひみつ2018/03/10(土) 01:57:47.45ID:Kz+YGGI/
>>1 >>71
しじみ ★は理科が苦手なのか日本語が苦手なのか、あるいは両方苦手なのか

85名無しのひみつ2018/03/10(土) 02:09:13.13ID:q29ZDBgP
>>84
元記事のタイトルからそうなってる

86名無しのひみつ2018/03/10(土) 03:27:33.00ID:Kz+YGGI/
>>85
他の記事を使えばいいだけだから、その理由で擁護する気にはならない

87名無しのひみつ2018/03/10(土) 07:34:40.05ID:q29ZDBgP
>>86
他の記事ってw

88名無しのひみつ2018/03/10(土) 13:27:04.55ID:Kz+YGGI/
>>87
このニュースの他社の記事のことだぞ

89名無しのひみつ2018/03/10(土) 14:08:05.17ID:TRDvfZpz
>>88
ニュースソースがあればスレを立てる。ただそれだけだろ。
ソース選択で文句を言うのは、そのジャンルの特定信者だけだ。
ニュースにいちいち噛みついてどうするよ。
ニュー速記者のヘッドライン捏造は耐えがたいが、ソース通りなら仕方ないだろ。

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