【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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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/ 星間宇宙飛行の推進方法としては遥か以前から同様のアイデアがあったけどな。
あれはほとんど真空の宇宙空間から星間物質を搔き集めるために巨大な吸い込み口を必要とする代物だった。 この空気を推進力に使えば帰還できるが、
呼吸する分が足りなくなってしまう。
冷たい方程式 宇宙船に大量のゴム風船を積み込んで、宇宙飛行士が一生懸命ふくらませる。
船外に風船を突き出して口を開けば推進力を得られるという仕掛け。
…スペオペ者にとっては「宇宙では空気が貴重」てイメージがあるなぁ。 軍事衛星ウハウハやろこれ
農業とかのセンシングも捗るわ >>19
バーカ、記事も読まないで何偉そうなこと言ってるの？
マジで何も考えてないんじゃないの？それでよく科学板なんて来れるね？
>>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
ちゃんとこう書いてるだろ？理解してから書き込もうね？
まさに空気読めない基地外だなお前ｗ 後にオービタルジェットストリームと呼ばれる気流が生まれたのであった >>19>>20
ID:S5Wwgw8Z
ひどい自演を見た バサード・ラムジェットは
星間水素密度が当初予測よりかなり薄く不可能とされた。 減速要因になる空気を捕まえ勢い加えてぶん投げ反作用を得る
せっかくの電気推進だけど一気圧、客室有りの乗り物ではちと無理な方法 第六大陸（小川一水）の「トロフィーエンジン」かと思った。 イオン化にアメリシウム２４１とかのアルファー線源を用いて
空気をイオン化し電極で電磁加速すればいい
噴射した空気イオンはプラスに帯電しているか電子で中和する必要があるかもしれん
これにはベータ線源が使えないかな 赤道上空高度約「３６０００ｋｍ」まで上げんでええのんな。 原理は、
宇宙の空気をプラズマ化させ、噴射する簡単な方法
詳細は、
ジェットエンジンと同じ 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 >>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 >>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 ＞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、 >>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。 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 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 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？ Environmental Survey Satelliteとはちがうのか 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 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 >>32
あのへんな推進エンジンどーなったんだろね。 太陽光で半永久的に運用できたりするんか、胸熱だなｗ >>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 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 NECはがんばれよ
ノウハウが活かせるときじゃないか 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 「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 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？ 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 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 >>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
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 >>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。 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
