正直に言って、ロケットで宇宙に打ち上げるのは、非常に効率の悪い方法です。ロケットの製作コストが高いだけでなく、脱出速度を達成するには大量の燃料が必要です。また、再利用可能なロケットや宇宙機などのコンセプトのおかげで、個々の打ち上げのコストは削減されていますが、より永続的な解決策はスペースエレベーターを構築することです。
そして、そのようなメガエンジニアリングのプロジェクトは今のところ現実的ではありませんが、私たちの人生の中で宇宙エレベーターを現実のものにすることに専念している多くの科学者や企業が世界中にいます。たとえば、最近、静岡大学工学部の日本人エンジニアのチームが、スペースエレベーターのスケールモデルを作成し、明日宇宙に打ち上げます(9月11日)。
宇宙エレベーターのコンセプトは非常にシンプルです。基本的に、それは引張構造によって地球につながれている静止軌道(GSO)の宇宙ステーションの建設を要求します。地球の回転速度が同じ場所に留まることを保証しながら、テザーをまっすぐに保つためにステーションのもう一方の端にカウンターウェイトが取り付けられます。宇宙飛行士と乗組員は、車でテザーを上下に移動するため、ロケットの打ち上げはまったく不要になります。
スケールモデルのために、静岡大学のエンジニアは、1辺が10 cm(3.9インチ)の2つの超小型CubeSatを作成しました。これらは、長さ約10メートル(32.8フィート)のスチールケーブルで接続され、宇宙エレベーターのように機能するコンテナがモーターを使用してケーブルに沿って移動し、各衛星に取り付けられたカメラがコンテナの進行状況を監視します。
マイクロサテライトは、9月11日に国際宇宙ステーション(ISS)に打ち上げられる予定であり、テストのために宇宙に配備されます。実験は他の衛星とともに、鹿児島県種子島宇宙センターから打ち上げられるH-IIB7号機によって行われます。宇宙でケーブルが延長された同様の実験が以前に行われましたが、これは2つの衛星間のケーブルに沿ってオブジェクトが移動される最初のテストになります。
静岡大学のスポークスマンは、AFPの記事で「宇宙でのエレベーターの動きをテストする世界で最初の実験になるだろう」と述べたと引用されています。
「理論的には、宇宙エレベーターは非常にもっともらしいです。宇宙旅行は将来人気のあるものになるかもしれない」と静岡大学のエンジニア石川洋二氏は付け加えた。
実験が成功した場合、それは実際の宇宙エレベーターの基礎を築くのに役立ちます。しかしもちろん、スペースエレベーターに近づく何かを構築する前に、多くの重要な課題を解決する必要があります。これらの中で最も重要なのは、テザーを構築するために使用される材料です。テザーを構築するために使用する材料は、(崩壊しないように)軽量で、エレベーターのカウンターウェイトに作用する遠心力によって引き起こされる張力に抵抗するために信じられないほどの引張強度を備えている必要があります。
その上、テザーは、地球の大気条件によって引き起こされる応力は言うまでもなく、地球、太陽、月の重力にも耐えなければなりません。これらの課題は、アーサーC.クラークなどの作家によってコンセプトが一般化された20世紀には乗り越えられないと考えられていました。しかし、世紀の変わり目までに、カーボンナノチューブの発明のおかげで、科学者たちはその考えを再考し始めました。
ただし、GSOのステーションに到達するために必要な規模でナノチューブを製造することは、現在の能力をはるかに超えています。さらに、技術者、エンジニア、National Space Society(NSS)の共同創設者であるキースヘンソンは、カーボンナノチューブには、関与するストレスに耐えるだけの力がないと主張しています。これに対して、エンジニアはダイヤモンドナノフィラメントのような他の材料の使用を提案しましたが、必要な規模でのこの材料の生産も現在の能力を超えています。
スペースデブリや隕石がスペースエレベーターに衝突するのを防ぐ方法、地球から宇宙に電気を伝達する方法、テザーが高エネルギー宇宙線に耐えることを確認する方法など、他の課題もあります。しかし、もし宇宙エレベーターが建設されるとすれば、それは莫大な利益をもたらすでしょう。少なくとも、乗客と貨物をはるかに少ない費用で宇宙に輸送することができるでしょう。
再利用可能なロケットが開発される前の2000年には、従来のロケットを使用してペイロードを静止軌道に配置するコストは、1キログラムあたり約25,000ドル(1ポンドあたり11,000ドル)でした。ただし、Spaceward Foundationがまとめた見積もりによると、1キロあたりわずか220ドル(ポンドあたり100ドル)でペイロードをGSOに転送できる可能性があります。
さらに、エレベーターは宇宙ベースの太陽電池アレイなどの次世代衛星の配備にも使用できます。昼夜のサイクルと変化する気象条件の影響を受ける地上の太陽電池アレイとは異なり、これらのアレイは、1日24時間、週7日、年365日、電力を収集することができます。この電力は、マイクロ波エミッターを使用して衛星から地上の受信ステーションに送信されます。
宇宙船を軌道上で組み立てることもできます。これは別のコスト削減策です。現在、宇宙船は地球上で完全に組み立てられて宇宙に打ち上げられるか、または個々のコンポーネントが軌道に打ち上げられて宇宙で組み立てられる必要があります。どちらにしても、重いランチャーと大量の燃料を必要とする高価なプロセスです。しかし、スペースエレベータを使用すると、わずかなコストでコンポーネントを軌道に乗せることができます。さらに良いことに、必要なコンポーネントの構築と宇宙船の組み立ての両方が可能な自律型工場を軌道に乗せることができます。
そのため、複数の企業や組織が、そのような構造が必要とする技術的およびエンジニアリング上の課題を克服する方法を見つけようとしているのは不思議ではありません。一方では、2008年に設立され、宇宙エレベーターの開発、建設、運用を促進するために設立された、National Space Societyの関連会社であるInternational Space Elevator Consortium(ISEC)があります。
次に、大林組があり、静岡大学と協力して2050年までに宇宙エレベーターを作成しています。彼らの計画によると、エレベーターのケーブルは96,000 km(59,650マイル)のカーボンナノチューブケーブルで構成され、100トンの登山者。また、直径400 m(1312フィート)のフローティングアースポートと12,500トン(13,780 USトン)のカウンターウェイトから構成されます。
日本大学理工学部(大林組の宇宙エレベーター事業を統括する)の青木義男教授がこう語ったように、「[宇宙エレベーター]は産業、教育機関、政府が技術開発のために手を組むために不可欠です。 。」
確かに、宇宙用エレベーターの建設には莫大な費用がかかり、おそらく国際的かつ多世代にわたる協調的な取り組みが必要になるでしょう。そして、重要な技術開発を必要とする重要な課題が残っています。しかし、この1回限りの支出(および維持費)により、人類は予見可能な将来のためにスペースに自由にアクセスでき、大幅にコストが削減されます。
そして、この実験が成功した場合、いつかスペースエレベーターの作成を通知できる重要なデータが提供されます。