宇宙エレベーター。主な問題点

家族と人間関係 21.09.2019

家族と人間関係

宇宙エレベーターのアイデアは、1979 年にイギリスの作家アーサー・チャールズ・クラークの SF 作品の中で言及されました。彼は小説の中で、いつかそのようなエレベーターが建設されると絶対に確信していると書いています。

しかし、このような奇妙なアイデアを最初に思いついたのは、ロシアの技術者でありロシア宇宙飛行学の創始者であるコンスタンチン・エドゥアルドヴィチ・ツィオルコフスキーでした。エッフェル塔の建設に触発され、彼は高さ数千キロメートルのさらに高い塔の建設を提案した。ツィオルコフスキーは、軌道ステーションを使用して宇宙空間に居住することを提案し、宇宙エレベーターとホバークラフトのアイデアを提唱しました。

宇宙エレベーター–素晴らしいですね。しかし、19世紀の人々も飛行機や宇宙船のような技術的成果の出現を信じることはできなかったでしょう。日本の大林組建設株式会社は、宇宙エレベーターの建設準備のための技術文書の作成をすでに進めています。プロジェクトの費用は120億ドルです。施設の建設は2050年に完了する予定です。

宇宙エレベーターを使用することで得られる潜在的なメリットは非常に大きいです。問題は、ジェット推進力の助けを借りて重力を克服することは非現実的であるということです。たとえば、シャトルを 1 回打ち上げるだけでも 5 億ドルを費やす必要があり、従来のロケットの打ち上げはもはや経済的に成り立ちません。

宇宙エレベーターは、ベース、ケーブル、カウンターウェイトという 3 つの主要な部分で構成されています。

海中にある巨大なプラットフォームはエレベーターの基部を表し、炭素繊維ケーブルの一端を保持し、その端には釣り合いおもり、つまり衛星として機能する重い物体が地球の背後で回転し、保持されることになる。遠心力によって軌道上にいます。最大10万キロメートルの高さまで空に伸びるこのケーブルに沿って、貨物が宇宙に上がります。

ロケットを使って 1 キログラムの貨物を宇宙に運ぶには、最大 15,000 ドルの費用がかかります。日本人は、同じ重量の貨物を軌道に運ぶのにかかる費用を計算しました... 100ドル

宇宙エレベーターは慎重に練り上げられたアイデアです。たとえば、ケーブルを鋼で作ることはできないことが計算されています。それ自体の重みで簡単に破れてしまいます。この材料は鋼鉄の 90 倍の強度と 10 倍の軽さでなければなりません。

エンジニアらはカーボンナノチューブをケーブルとして使用するつもりだったが、そのような材料から長いケーブルを編むのは不可能であることが判明した。

つい最近、宇宙エレベーターのファンタジーをついに現実にするかもしれない発明が登場しました。ペンシルバニア大学のジョン・バディング率いる研究チームは、ナノチューブやポリマー繊維よりもはるかに強い極薄のナノスレッドを微細なダイヤモンドから作成した。

東京スカイツリーは墨田区にある世界一高いテレビ塔です。

大林組の研究部門責任者、石川洋治氏は、ペンシルベニア大学のノウハウが本当に人類を宇宙に近づけることができると信じている。彼はこう言います新しい素材もちろん、一連の強度テストを受ける必要がありますが、これはまさに彼と彼の同僚が長い間探していたもののようです。

大林組はすでに高さ約635メートルのテレビ塔用の高速エレベーターを建設している

NASAは現在、宇宙エレベーターの極秘開発にも緊密に取り組んでいます。将来的には、巨大な惑星間宇宙船の部品を軌道上に運び、宇宙で組み立てることが可能になるでしょう。このようなプロジェクトは宇宙リフトの助けがなければ実現できません。

しかし、最も重要なことは、宇宙エレベーターを最初に建設した国家が、何世紀にもわたって宇宙貨物輸送の領域を独占することになるということです。

科学用イラスト - ファンタジー小説キム・スタンリー・ロビンソンの「Green Mars」フィーチャリング
火星に設置された宇宙エレベーター。

21 世紀において、エレベーターはもはや荷物を一定の高さまで持ち上げるだけの機構ではありません。速度と積載量の増加に伴い、エレベーターはより乗り物になりつつあります。

例として、日本の自動車大手、三菱を例に挙げます。同社のエンジニアは、時速 60 km で上昇できるエレベーターを開発しました。しかし、これからわかるように、これが限界ではありません。

もちろん、そのようなエレベーターは世界で最も高い建物、つまり超高層ビル用に設計されています。そして、建物がどの国にあるかは関係ありません。重要なことは、エレベーターが機能することです。他にどうやって人々を 50 階の高さまで引き上げることができるでしょうか? そして100で？上昇速度が同じであれば、時間の流れは信じられないほど遅くなります。そのため、エレベーターの容量は日々増加しています。

この点で一番優れているのは日本人だ。大林組は反省の末、同社にとって超高層ビルは限界から程遠いと発表した。同社のエンジニアは宇宙へのエレベーターを作成しています。制作期間：約40年。おそらく、2050 年までにこの壮大な建設は完了するでしょう。

数十人を乗せられるよう、エレベーターのキャビンをできるだけ広くする予定です。人々は宇宙にいることに気づくまで立ち上がるでしょう。技術的にはそれが可能です。結局のところ、日本の技術者はカーボンナノチューブで作られた特別なケーブルを開発しました。この材料は、世界で最も強い鋼よりもほぼ 20 倍強く、耐久性があり、これに関するドキュメンタリーをオンラインで見ることができます。さらに、エレベーターは時速200kmの速度で上昇するため、わずか1週間で高度3万6000kmに到達することになる。

誰がそのようなプロジェクトに資金を割り当てるのかを言うのは難しい。結局のところ、宇宙エレベーターの開発は、20世紀初頭に理論が提唱されて以来、長年にわたって進められてきたのです。

通常はそうです野心的なプロジェクト NASA職員が主導権を握っているが、彼らも現在、米国全体と同様、経済分野で大きな問題を抱えている。

日本人はこのような巨大プロジェクトをやり遂げることができるだろうか？それはそれで元を取り、実際の利益をもたらすことができるでしょうか？これらの質問にはお答えできません。しかし、日本人が数十年先のことを考えるという事実自体が、計画性がロシア人の精神性の最も強い特徴ではないことを改めて思い出させます。

このようにして日本で科学が普及している限り、科学の糧となるマーケティングや経済と密接な関係にあるテクノロジー部門について心配する必要はない。

日本人は2050年までに宇宙エレベーターを建設する

この装置は将来登場する宇宙ステーションにも人や荷物を届けることができる。

日本の大林組は、2050年までに宇宙エレベーターを建設する計画を発表した。日本側は、高度6万マイルまで上昇し、同じく遠い将来に出現するであろう宇宙ステーションに人や荷物を運ぶことができると約束している。 ABCニュースが報じた。

建設業者は、新しいエレベーターがスペースシャトルよりも安全で安価であることも保証している。現在、シャトルで 1 キログラムの貨物を送るには約 22,000 ドルの費用がかかります。そして、大林組の SF 装置は同じ金額で最大 200 キログラムを輸送できるようになる。

建設会社の経営陣は、カーボンナノ材料の出現により、この輸送システムの出現が可能になると信じています。大林組の重役、石川洋司氏によると、エレベーターのケーブルは鋼鉄製のケーブルよりも100倍強い未来的なナノチューブになるという。現時点では長いケーブルを作成することはできません。私たちはまだ3センチメートルのナノチューブを作ることができるが、2030年までには成功するだろうと同氏は述べ、エレベーターはわずか1週間で最大30人を宇宙ステーションに運ぶことができるだろうと付け加えた。

大林組は、そのエレベーターが宇宙旅行に革命をもたらすと信じています。同社は、日本のすべての大学の学生がこのプロジェクトに取り組んでいます。彼女は外国の科学者との共同研究も望んでいる。

日本のエレベーターは世界最高のエレベーターの一つと考えられています。日本の企業も現在、地球上最速のエレベーターを開発中です。日立は中国の超高層ビルの1つにそれを提供する予定です。このエレベーターは最高時速72キロメートルの速度に達し、高さ440メートル、つまり95階まで上昇することができる。

約50年前、人々は私たちの時代には、宇宙旅行と同じくらいアクセスしやすくなるだろうと信じていました。公共交通機関。残念ながら、これらの希望は叶いませんでした。しかし、おそらくすでに 2050 年にはエレベーターで宇宙に行くことが可能になるでしょう。この宇宙船のコンセプトは日本の大林組によって発表されました。

エレベーターは違う！普通のエレベーターもあるし、トイレにもエレベーターもあるし、水族館にもエレベーターはあるし、大林組は数十年以内に宇宙にエレベーターを打ち上げると約束しているんです！実際、NASA 宇宙機関の監督下にある世界中のいくつかの科学および工学グループが、そのような技術の開発に取り組んでいます。しかし、日本人によれば、このプロセスは非常にゆっくりと起こるため、大林組は独自に宇宙エレベーターを開発することにしました。

NASA コンペティションの主な成果は、宇宙エレベーターの製作の可能性そのものを証明したことです。大林組はこの異例の発売を約束する車両 2050年までに！

このエレベーターは地球から高度36,000キロメートルにある宇宙ステーションにつながります。しかし、ケーブルの長さは96,000キロメートルになります。これは軌道上のカウンターウェイトを作成するために必要です。将来的には、エレベーターのルートを拡張するために使用できます。

ニュース 科学者たちは宇宙へダイヤモンドエレベーターを建設する準備ができている携帯電話、iPad、iPhone、Android、その他のデバイスで読むことができます。

ペンシルベニア州立大学の科学者たちは、宇宙エレベーターを月に持ち上げるのに理想的な極薄のダイヤモンドナノスレッドを作成する方法を発見した。専門家らは以前、ダイヤモンドナノスレッドが宇宙エレベーター用のケーブルを作成するのに理想的な材料である可能性があると示唆していた。

化学教授のジョン・ベディング氏が率いる研究チームは、分離したベンゼン分子を液体環境中で交互の圧力サイクルにさらした。専門家たちは、炭素原子が秩序正しく構築された鎖を形成する結果に驚きました。科学者たちは人間の髪の毛の2万分の1のナノスレッドを作成しました。しかし、地球上で最も強い素材はダイヤモンドチェーンです。

最近では、オーストラリアのクイーンズランド工科大学のチームが、大規模な分子動力学研究を使用してダイヤモンドナノフィラメントのレイアウトをシミュレーションしました。物理学者は、分子構造が正しく選択されれば、そのような材料は将来これまで考えられていたよりもはるかに柔軟になるという結論に達しました。

科学者たちは、ダイヤモンドスレッドを引き伸ばすと、最終的に得られる材料が非常に脆くなる可能性があると考えていましたが、研究ではその逆であることが判明しました。したがって、カーボンナノフィラメントは、1895年にその概念が最初に提案された月へのエレベーターのケーブルなど、宇宙で使用される可能性が大いにあります。

出典: spaceon.ru、www.bfm.ru、dlux.ru、news.ifresh.ws、mirkosmosa.ru

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宇宙エレベーター

ナノテクノロジーは人間の目には見えない超顕微鏡的なものしか作成できないと考えている人は、おそらく、世界で開発されているプロジェクトに驚かれるでしょう。最近 NASA の専門家が参加し、科学者や一般の人々から大きな注目を集めました。それはについてですいわゆる宇宙エレベーター計画について。

宇宙エレベーターは、軌道上の宇宙ステーションと太平洋の真ん中にあるプラットフォームを結ぶ、長さ数万キロメートルのケーブルです。

宇宙エレベーターのアイデアは1世紀以上前から存在しています。 1895年にそれについて最初に話したのは、現代宇宙飛行学の創始者であるロシアの偉大な科学者コンスタンチン・ツィオルコフスキーでした。彼は、現代のロケット科学の基礎を成す原理では、現代の打ち上げロケットの使用を許可していない、と指摘した。有効な手段宇宙に荷物を届けるために。これにはいくつかの理由があります。

まず、最新のロケットの効率は、第 1 段エンジンの出力の大部分が重力に打ち勝つことに費やされるという事実により、非常に低いです。

第二に、燃料質量が数回大幅に増加しても、速度はわずかしか増加しないことが知られています。ロケット。なぜなら、例えばアメリカ人は、ミサイルシステム打ち上げ質量2900トンの「サターン・アポロ」は、軌道に乗せたのはわずか129トンだった。したがって、ロケットを使用した宇宙打ち上げのコストは天文学的になります（1キログラムの貨物を低軌道に打ち上げるコストは平均約1万ドルです）。

そして、ロケットの打ち上げコストを削減しようとする繰り返しの試みにもかかわらず、軌道上に物品や人を輸送するコストは、現代のロケット技術に基づいた標準的な航空輸送のコストまで根本的に削減されているようです。

根本的に無理。

より安価に宇宙に貨物を送るために、ロスアラモス国立研究所の研究者たちは、宇宙エレベーターの作成を提案しました。予備的な見積もりによると、エレベーターを使用して貨物を打ち上げるコストは、1キログラムあたり数万ドルから10ドルに下がる可能性があります。科学者は信じています

宇宙エレベーターで何ができるのか文字通り世界をひっくり返し、人類に全く新しい機会を与えます。

基本的に、エレベーターは軌道ステーションと地表のプラットフォームを接続するケーブルとなり、クローラーを搭載したキャビンがケーブルに沿って上下に移動し、軌道に打ち上げる必要がある衛星や探査機を運びます。このエレベーターの助けを借りて、最上部に、月、火星、金星、小惑星に向かう宇宙船のための発射台を宇宙に建設することが可能になります。エレベーターの「キャビン」自体にエネルギーを供給するという問題は、独自の方法で解決されました。ケーブルがソーラーパネルで覆われたり、キャビンに小型の太陽光発電パネルが装備され、地球からの強力なレーザーで照らされることになります。

科学者たちは、宇宙エレベーターの地上基地を赤道の海洋に設置することを提案しています太平洋、商業飛行ルートから数百キロ離れています。ハリケーンが赤道を越えることはなく、ここでは雷がほとんどないことが知られているため、エレベーターはさらに保護されます。

宇宙エレベーターは、ツィオルコフスキーや SF 作家アーサー C. クラークの作品に記載されており、そのようなエレベーターの建設プロジェクトは 1960 年にレニングラードの技術者ユーリアルツタノフによって開発されました。長年にわたり、宇宙エレベーターのアイデアを積極的に推進してきたのは、アストラハン宇宙船です。

科学者G.ポリアコフ。

しかしこれまで、宇宙ケーブルの製造に使用できるほど軽くて強い材料を提供できた人は誰もいませんでした。最近まで、最も耐久性のある素材はスチールでした。しかし、単純な計算でも、必要な強度の鋼製ケーブルは高度 50 km ですでに自重で崩壊することが示されているため、数千キロメートルの長さの鋼製ケーブルを作成することは不可能です。

しかし、ナノテクノロジーの発展により、超強力かつ超軽量のカーボンナノチューブで作られた繊維に基づいて、必要な特性を備えたケーブルを製造する本当のチャンスが到来しました。これまでのところ、長さ 1 メートルさえも製造できた人はいません。ナノチューブからのケーブルだが、プロジェクトの開発者によれば、ナノチューブ製造技術は日々改良されており、そのようなケーブルは数年以内に完成する可能性があるという。

リフトの主な要素はケーブルで、その一端は地表に取り付けられ、もう一端は高度約10万kmの宇宙に失われます。このケーブルは単に「ぶら下がる」だけではありません。宇宙空間ですが、2 つの多方向の力の影響により、糸のように引き伸ばされます。

逃亡的で求心的。

その性質を理解するには、物体をロープに縛り付け、それを解き始めたと想像してください。一定の速度に達すると、物体には遠心力が働き、ロープ自体には向心力が働いて物体を引っ張るため、ロープは締まります。同様のことが、宇宙に引き上げられたケーブルでも起こります。物体の上端、あるいは自由端自体は、特別な「ロープ」で地表に「結ばれている」だけで、地球の人工衛星のように回転します。

力の平衡は、巨大なロープの質量中心が高度 36,000 キロメートル、つまりいわゆる静止軌道にあるときに発生します。そこでは、人工衛星が地球の上空に静止してぶら下がり、24 時間で地球とともに一周します。この場合、張力がかかるだけでなく、厳密に定義された位置、つまり地球の地平線に対して垂直、正確に地球の中心に向かう位置を常に占めることができます。

図 24. 芸術家パット・ローリングス* が想像した宇宙エレベーター

http://flightprojects.msfc.nasa.gov から転載

宇宙エレベーターの建設を始めるには、スペースシャトルを数回飛行させる必要があります。これらと独自の自律エンジンを備えた特別なプラットフォームにより、20 トンのケーブルが静止軌道に送られます。その後、ケーブルの一端を地球に下ろし、太平洋の赤道付近の現在のロケット発射台に似たプラットフォームに固定する予定です。

その後、彼らはケーブルに沿って特別なリフトを設置し、ケーブルにナノチューブコーティングの層をさらに増やして強度を高めることを計画しています。このプロセスには数年かかり、最初の宇宙エレベーターが完成するでしょう。

奇妙な偶然：1979年、SF作家アーサー・C・クラークは、小説『楽園の泉』の中で「宇宙エレベーター」のアイデアを提唱し、鋼鉄を特定の超強力な「疑似エレベーター」で置き換えることを提案した。この装置の主な建築材料となった「次元ダイヤモンド結晶」。最も興味深いのは、宇宙エレベーターの建設プロジェクトにおける現在の関心の段階は、私たちがすでによく知っている注目すべき特性を持つ炭素結晶、つまりナノチューブと正確に関連しているとクラークがほぼ推測したことです。

そして絶対に驚くべきことは、宇宙エレベーターの開発に参加した物理学者の名前はロン・モーガンだということです。モーガンは、アーサー・C・クラークの小説の登場人物、宇宙エレベーターを建設した技術者の名前でもありました。

危機と制裁戦争にもかかわらず、文明的で経済的に発展した国々では宇宙飛行に大きな関心が寄せられています。これは、ロケット科学の発展と、宇宙船を使用した地球近傍空間、太陽系の惑星およびその周辺の研究の進歩によって促進されます。ますます多くの州が含まれています宇宙競争。中国とインドは宇宙探査への野心を高らかに宣言している。ロシア、米国、欧州の国家機構による海外便の独占は過去のものになりつつある。地球の大気。企業は、人や貨物を宇宙軌道に輸送することにますます関心を示しています。宇宙をこよなく愛する愛好家が率いる企業も現れている。彼らは、宇宙探査における飛躍を可能にする新しい打ち上げロケットと新しい技術の両方を開発しています。昨日までは実現不可能だと考えられていたアイデアも真剣に検討されています。そして、SF 作家たちの熱狂的な想像力の成果と考えられていたものは、現在、近い将来に実現される可能性のあるプロジェクトの 1 つとなっています。

そのようなプロジェクトの 1 つが宇宙エレベーターかもしれません。

これはどの程度現実的なのでしょうか? BBC ジャーナリストのニック・フレミングは、「軌道上のエレベーター:」という記事でこの質問に答えようとしました。 SFそれとも時間の問題？」という疑問が、宇宙に興味を持つ人々の注目を集めています。

軌道エレベーター：SF か、それとも時間の問題か?

人や貨物を地表から軌道上まで運ぶことができる宇宙エレベーターのおかげで、人類は環境に有害なロケットの使用を放棄することができました。しかし、BBC Future特派員が明らかにしたように、そのようなデバイスを作成するのは簡単ではありません。

新しいテクノロジーの開発に関する予測となると、多くの人は、ハイパーループというアイデアを思いついた、非政府研究部門のリーダーの一人である億万長者のイーロン・マスクの権威を考慮します。ロサンゼルスとサンフランシスコ間の高速パイプライン旅客サービスプロジェクト (移動時間はわずか 35 分)。しかし、マスク氏ですら事実上不可能だと考えているプロジェクトもある。例えば、宇宙エレベーター計画。

マスク氏は昨秋、マサチューセッツ工科大学で開かれた会議で、「これは技術的に複雑すぎる課題だ。現実に宇宙エレベーターを作ることは不可能だ」と述べた。彼の意見では、軌道上にエレベーターを建設するよりも、ロサンゼルスと東京の間に橋を建設する方が簡単です。

地球の自転によって所定の位置に保持された巨大なケーブルに沿って上方に滑動するカプセル内の人や貨物を宇宙に送り出すというアイデアは新しいものではありません。アーサー・C・クラークなどのSF作家の作品にも同様の記述が見られます。ただし、この概念はまだ実際には実現可能とは考えられていません。おそらく、この非常に複雑な技術的問題を解決できるという信念は、実際には単なる自己欺瞞なのではないでしょうか?

宇宙エレベーターの愛好家は、宇宙エレベーターを建設することは十分に可能だと信じています。彼らの意見では、有毒燃料を燃料とするロケットは時代遅れで、人間と自然にとって危険であり、非常に高価な宇宙輸送手段です。提案されている代替案は、基本的に軌道上に敷設された鉄道線である。超強力なケーブルの一端は地表に固定され、もう一端は静止軌道上にあるつり合いおもりに固定されており、したがって常に地表の一点上にぶら下がっている。。ケーブルに沿って上下に移動する電気装置は、エレベーターのキャビンとして使用されます。国際宇宙航行学会（IAA）の最近の報告書によると、宇宙エレベーターを使えば、宇宙に荷物を送るコストは1キログラムあたり500ドルまで削減できる可能性があるが、そのコストは現在1キログラムあたり約2万ドルだという。

宇宙エレベーター愛好家、ロケットを軌道に打ち上げる技術の有害性を指摘

「このテクノロジーは驚異的な機会を開き、人類に次のようなアクセスを提供します。太陽系国際宇宙エレベーターコンソーシアム ISEC の会長であり、IAA 報告書の共著者であるピーター・スワン氏は次のように述べています。「最初のエレベーターは自動になると思います。10 ～ 15 年後には、人を運ぶのに十分安全なこのような装置が 6 ～ 8 台できるようになるでしょう。」

アイデアの起源

問題は、そのような構造物の高さが最大 100,000 km に達する必要があることです。これは地球の赤道 2 つ分以上です。したがって、構造は自重を支えるのに十分な強度を持たなければなりません。必要な強度特性を備えた材料は地球上に存在しません。

しかし、一部の科学者は、この問題は今世紀中にすでに解決できると考えています。大柄な日本人建設会社そして、アメリカの研究者らは最近、圧縮ベンゼンのナノフィラメントをベースにした新しいダイヤモンドのような材料を作成しました。その計算された強度により、私たちの多くが生きているうちに宇宙エレベーターが現実になる可能性があります。

宇宙エレベーターの概念は、1895 年にコンスタンチン・ツィオルコフスキーによって初めて検討されました。ロシアの科学者は、パリに最近建設されたエッフェル塔に触発され、ロケットを使わずに宇宙船を軌道に乗せることができる巨大な塔を建設する物理学の研究を始めた。その後、1979 年に、このトピックは SF 作家アーサー C. クラークの小説『楽園の泉』で言及されました。主人公現在議論されているプロジェクトと同様の設計の宇宙エレベーターを建設中です。

問題は、そのアイデアをどのように実現するかです。「私は宇宙エレベーターのコンセプトの大胆さが大好きです」とユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの高度・宇宙・極限医学センターの創設者ケビン・フォン氏は言う。「なぜ人々がこれを魅力的だと感じるのか理解できます。低コストで安全に地球低軌道に旅行できるということは、太陽系内部全体を私たちに開かせることができるのです。」

セキュリティの問題

しかし、宇宙エレベーターの建設は簡単ではありません。「まず、ケーブルは、その上を移動する車両の重量を支えるのに必要な重量と密度特性を備え、同時に一定の横方向の力に耐えることができる、超強力でありながら柔軟な素材で作られている必要があります。「この材料は現時点では存在しません」とフォン氏は言います。さらに、そのようなエレベーターの建設には最も集中的な使用が必要です。宇宙船そして出口の数が最も多いのは、オープンスペース人類の歴史を通じて。」

同氏によれば、安全性の問題は無視できない。「たとえエレベーターの建設に伴う多大な技術的困難をなんとか克服できたとしても、完成した構造物は巨大に引き伸ばされた紐となり、宇宙船が軌道の外に飛び出し、常にスペースデブリの攻撃を受けることになるでしょう。」」

いつか観光客がエレベーターを使って宇宙旅行できるようになるのでしょうか？

過去 12 年間に、宇宙エレベーターの 3 つの詳細設計が世界中で発表されました。 1 つ目は、ブラッドエドワーズとエリックウェストリングによって、2003 年に出版された書籍「宇宙エレベーター」で説明されています。このエレベーターは、地球上に設置されたレーザー施設のエネルギーを使用して 20 トンの貨物を輸送するように設計されています。輸送コストは 1 キログラムあたり 150 ドルと推定され、プロジェクト費用は 60 億ドルと推定されています。

2013 年、IAA アカデミーはこのコンセプトを独自のプロジェクトに発展させ、保護の強化からのエレベーターキャビン大気現象高度 40 km まで到達すると、太陽エネルギーによりキャビンが軌道上に移動します。輸送コストは 1 キログラムあたり 500 ドルで、最初の 2 基のエレベーターの建設コストは 130 億ドルです。

初期の宇宙エレベーターの概念では、ケーブルを張った状態に保つための宇宙カウンターウェイトの問題に対するさまざまな解決策が提案されており、その中には、小惑星を捕獲して軌道に乗せて運ぶ方法も含まれていました。 IAAの報告書は、そのような解決策はいつか実装されるかもしれないが、近い将来には不可能であると指摘している。

ドローグ」

6,300 トンの重さのケーブルを支えるには、カウンターウェイトの重さが 1,900 トン必要です。エレベーターの建設に使用される宇宙船やその他の補助装置から部分的に形成することもできます。近くの使用済み衛星を新しい軌道に牽引して使用することも可能です。

また、ケーブルを浮体式にして地球に取り付ける「アンカー」を大型石油タンカーや航空母艦ほどの大きさにし、耐荷重性を高めるために赤道付近に設置することも提案している。ハリケーンや竜巻、台風の被害がほとんどないガラパゴス諸島の西1000キロメートルの地域が「アンカー」の最適な場所として提案されている。

スペースデブリは、宇宙エレベーターのケーブルの上端で釣り合いおもりとして使用できる可能性がある

日本の5大建設会社の1つである大林組は昨年、自動リニアモーターカーを運ぶ、より堅牢な宇宙エレベーターを建設する計画を発表した。同様の技術は高速鉄道でも使用されています。日本のエレベーターは人を運ぶことを想定しているため、より強力なケーブルが必要です。プロジェクトの費用は1,000億ドルと推定され、軌道上に貨物を輸送する費用は1キログラムあたり50〜100ドルになる可能性があります。

このようなエレベーターの建設には間違いなく多くの技術的課題があるが、まだ建設できない唯一の構造要素はケーブル自体である、とスワン氏は言う。「解決すべき唯一の技術的問題は、ケーブルを作るのに適切な材料を見つけることだ」これで残りを構築できます。」

ダイヤモンドスレッド

の上現時点でケーブルに最も適した材料は、1991 年に実験室環境で作成されたカーボンナノチューブです。これらの円筒構造の引張強度は 63 ギガパスカルで、最も強い鋼鉄の約 13 倍の強度があります。

このようなナノチューブの達成可能な最大長は絶えず増加しており、2013年に中国の科学者はそれを0.5メートルまで伸ばすことに成功した。 IAA 報告書の著者らは、2022 年までにこのキロメートルに到達し、2030 年までに到達すると予測しています。宇宙エレベーターで使用するのに適した長さのナノチューブを作成することが可能になります。

一方、昨年9月、新しい超強力な材料が出現した。材料科学雑誌ネイチャー・マテリアルズに掲載された論文の中で、ペンシルバニア州立大学の化学教授ジョン・ベディング率いる科学者チームは、超薄型の「ダイヤモンド・ナノスレッド」を製造したと報告した。カーボンナノチューブよりもさらに強力な研究室。

科学者たちは液体ベンゼンを大気圧の 200,000 倍の圧力で圧縮しました。その後、圧力をゆっくりと下げると、ベンゼン原子が再配列され、錐体四面体の高度に規則正しい構造が形成されることがわかりました。

その結果、ダイヤモンドと非常によく似た構造の極細の糸が形成されました。サイズが非常に小さいため、その強度を直接測定することはできませんが、理論計算によると、これらの糸は入手可能な最も強力な合成材料よりも強力である可能性があります。

リスクの軽減

「適切な長さと品質のダイヤモンドナノワイヤやカーボンナノチューブを作ることができれば、それらは宇宙エレベーターで使用できるほど十分な強度があると確信できます」とベディング氏は言う。

しかし、たとえケーブルに適した材料を見つけたとしても、構造を組み立てるのは非常に困難です。おそらく、プロジェクトの安全性の確保、必要な資金調達、競合する利益の適切な管理に関連して問題が発生するでしょう。しかし、これでもスワンは止まりません。

いずれにせよ、人類は宇宙を目指して努力しており、そこに多額の資金を費やす準備ができています

「もちろん、大きな困難に直面することになるでしょうが、最初の大陸横断鉄道の建設中に問題は解決されなければなりませんでした」鉄道（米国で）パナマ運河とスエズ運河の建設中にもね」と彼は言う。「多くの時間と費用がかかりますが、他の大規模プロジェクトと同様に、起こり得るリスクを徐々に減らしながら、問題が発生したときに解決するだけで済みます。」

イーロン・マスクですら、宇宙エレベーター建設の可能性をきっぱりと否定するつもりはありません。「このアイデアが今日実現可能だとは思わないが、誰かがそうではないことを証明できれば、それは素晴らしいことだ」と同氏は昨年MITでのカンファレンスで語った。

宇宙エレベーターの建設はすでに私たちのエンジニアリング能力の範囲内にありますが、残念なことに、この構造に対する情熱は最近沈静化しています。その理由は、科学者たちが、必要な強度のカーボンナノチューブを工業規模で製造する技術をまだ獲得できていないためである。

ロケットを使わずに貨物を軌道に打ち上げるというアイデアは、理論宇宙飛行学の創設者であるコンスタンチン・エドゥアルドヴィッチ・ツィオルコフスキーによって提案されました。彼はパリで見たエッフェル塔に触発されて、巨大な塔の形をした宇宙エレベーターのビジョンを説明しました。その頂上はちょうど地心軌道上にあるでしょう。

エレベータータワーは圧縮を防ぐ耐久性のある素材をベースにしていますが、現代のアイデア宇宙エレベーターでは、引張強度が必要なケーブルを使用するバージョンがまだ検討されています。このアイデアは、1959 年に別のロシアの科学者、ユーリ・ニコラエヴィッチ・アルツタノフによって初めて提案されました。初めて科学的研究ケーブルの形で宇宙エレベーターの詳細な計算を記載したこの理論は 1975 年に出版され、1979 年にアーサー C. クラークが著書「楽園の噴水」でこの理論を普及させました。

ナノチューブは現在、最も強度の高い材料として認識されており、静止衛星から伸びるケーブルの形でエレベーターを構築するのに適した唯一の材料であると認識されているが、実験室で得られるナノチューブの強度は、計算された強度に達するにはまだ十分ではない。

理論的には、ナノチューブの強度は 120 GPa 以上であるはずですが、実際には、単層ナノチューブの最高伸びは 52 GPa であり、平均して 30 ～ 50 GPa の範囲で破断します。宇宙エレベーターには、65～120GPaの強度を持つ材料が必要です。

昨年末、アメリカ最大のフェスティバルでドキュメンタリー DocNYCは、NASAのX賞コンペティションの参加者を含む、宇宙エレベーターを建設する米国の技術者の努力を記録した映画『Sky Line』を上映した。

この映画の主人公はブラッドリー・エドワーズとマイケル・レーンです。エドワーズは、1998 年から宇宙エレベーターのアイデアに取り組んでいる天体物理学者です。レーンは起業家であり、カーボンナノチューブの商業利用を推進する会社である LiftPort の創設者です。

90 年代後半から 2000 年代初頭にかけて、エドワーズ氏は NASA から助成金を受け取り、宇宙エレベーターのアイデアを集中的に開発し、プロジェクトのあらゆる側面を計算して評価しました。彼のすべての計算は、ケーブルに十分な強度のファイバーが現れさえすれば、このアイデアが実現可能であることを示しています。

エドワーズはエレベータープロジェクトへの資金提供を求めるために一時的に LiftPort と提携しましたが、社内の意見の相違により、プロジェクトは実現しませんでした。 LiftPort は 2007 年に閉鎖されましたが、その 1 年前には一部の技術の概念実証の一環として、気球に吊り下げられた長さ 1 マイルの垂直ケーブルを登るロボットの実証に成功していました。

再利用可能なロケットに集中したそのプライベートスペースは、近い将来、宇宙エレベーターの開発に完全に取って代わられる可能性があります。同氏によると、宇宙エレベーターが魅力的なのは、軌道上に貨物を運ぶための安価な方法が提供されるからであり、再利用可能なロケットはまさにこの配送コストを削減するために開発されているという。

エドワーズ氏は、このアイデアが停滞しているのは、プロジェクトに対する実際の支援が欠如しているせいだとしている。「これは、世界中に散らばる何百人もの人々が趣味として開発しているプロジェクトの様子です。真の支援と集中管理が行われない限り、重大な進歩はありません。」