導電性テザーについて、ＪＡＸＡでさえ、勘違い ？

質問

●　導電性テザーについて、私の疑問
衛星軌道にある自由落下状態のデブリ（廃棄衛星）から、テザー（ひも）は地球方向へ真っ直ぐに伸びてはいかない筈である。
ＪＡＸＡでさえ、大きな勘違いをしているのではないでしょうか。

jaxaサイトで、導電性テザーが載っていました。
スペースデブリ対策の研究 > デブリ除去システム > 導電性テザー

図では、テザー（ひも）は垂れているように見えます。
しかし、数～１０ｋｍもの長さのＥＤＴ（ひも）が真っ直ぐ地球の方向へ垂れて、曲がらず伸びていくのでしょうか。
例えば、スペースシャトルの船外で作業をする宇宙飛行士が誤って工具を落とした（手放した）としても、工具は地球方向へ向かう（落下していく）ことはないと思うのですが。

回答No.5

tance

またまたtanceです。

＞極軌道を周回するデブリの運動方向と直角に（緯線方向に）力がかかるとするなら、デブリの軌道速度を加速も減速もさせない、と思うのですが。

確かに最初から持っている速度成分は変わらないかもしれません。（実際はどうなるのか解りませんが　＊））
しかし、緯線方向の速度成分が加わるので、合成速度は速くなりますね。遠心力は増えるということでしょう。
「デブリを落とすには回転を遅くする」というのは間違いではないと思いますが、逆に速くして遠くに追いやるのかも
しれません。（これは効率は悪そうです。第2宇宙速度に達することはできないと思います）

実際は、どうしようとしているのか解りませんが、極軌道、それも対地同期極軌道のデブリは希なのではないでしょうか。

注＊）　地球が真円でなかったり、自転軸と磁極軸がずれていたり、局所的に地磁気にむらがあったり、太陽や月の引力の影響など、複雑すぎて簡単には解りません。

回答No.4

tance

再度 tanceです。

発生する力は、磁力線の方向と電流の方向のどちらにも直交する方向に働きますから、デブリがどの方向に動いているかではなく電流をどの方向に流すかが重要です。磁力線は南北方向というのは地球上どこも同じですから、電流を地球向き（又は逆向き）に流しさえすれば、働く力は緯線方向になります。デブリの運動方向とは関係ありません。

極軌道で磁力線の向きが変わる場合も、行ったり来たりはせずに同じ方向に回されます。
左手を使って確認してみてください。

補足

「提供：宇宙航空研究開発機構（JAXA）
http://www.jaxa.jp/pr/inquiries/qa/satellite.html#01
私が時々参照するサイトです。（全部を見てはいません。）

＞これまでほとんどの場合、回収・再利用は行っておりません（過去に1回、スペースシャトルで、故障した衛星を回収し、地球に持ち帰り、修理した上、再度打ち上げられたことはあります） 。
その理由は、次のようなことから、とされています。
＞衛星を回収して再利用できる可能性があります。しかしながら、衛星は構造上大気圏に再突入して地上で回収できるようには作られていません（もしそうすると衛星はもっと重くなり、打ち上げるためにさらに大きなロケットが必要になります。また衛星製作費もはるかに高くなってしまいます）。

＞発生する力は、磁力線の方向と電流の方向のどちらにも直交する方向に働きますから、デブリがどの方向に動いているかではなく電流をどの方向に流すかが重要です。
＞磁力線は南北方向というのは地球上どこも同じですから、電流を地球向き（又は逆向き）に流しさえすれば、働く力は緯線方向になります。
＞デブリの運動方向とは関係ありません。

＞デブリを落とす決め手は「回転を遅くする」ことのようですね。

回転を遅くする、とはデブリの公転（軌道）速度を減速させる、ということじゃないのですか。

極軌道を周回するデブリの運動方向と直角に（緯線方向に）力がかかるとするなら、デブリの軌道速度を加速も減速もさせない、と思うのですが。

回答No.3

tance

tanceです。

結局フレミングの左手の法則ですから、地磁気の磁力線が南極から北極に向けて出ていて、電流を地球方向に（または逆向きに）流すと、電流が受ける力は磁力線とも電流とも直交する向きに力を受けるので、その向きは緯線に沿った方向となります。

つまり、地球をどの方向に周回していてもだんだん向きが変わってきて緯線（赤道）に沿った向きに変わるでしょう。
これは磁力線の向きによらずそうなります。

それと、間違わないでほしいのは、宇宙ステーションなどでは、無重力のため手放したボルトが地球に落ちて行かないのは、決して万有引力が働かないからではありません。自転の遠心力とつり合っているだけで、引力は結構あるのです。地球をサッカーボールにたとえると、国際宇宙ステーションはボール表面スレスレを飛んでいて、だいたい鉛筆の太さ分くらいの位置です。これは地球中心からの距離が地表にいるときの６％遠いくらいでしかないのです。回転を止めれば重力で真っ逆さまに落ちて行きます。

デブリを落とす決め手は「回転を遅くする」ことのようですね。

補足

＞結局フレミングの左手の法則ですから、地磁気の磁力線が南極から北極に向けて出ていて、電流を地球方向に（または逆向きに）流すと、電流が受ける力は磁力線とも電流とも直交する向きに力を受けるので、その向きは緯線に沿った方向となります。
＞つまり、地球をどの方向に周回していてもだんだん向きが変わってきて緯線（赤道）に沿った向きに変わるでしょう。
これは磁力線の向きによらずそうなります。

そうすると、極軌道を直交する緯線方向の力は、デブリの経線（南北）方向の公転（軌道）速度を加速も減速もさせない、となりませんか。
思い違いですかね。

回答No.2

tance

テザーが地球に向かって垂れているように描かれているのは、重力で垂れているのではなく、
１．わざわざその方向に取り付ける
２．電磁力で自然にそうなる
のどちらか、または両方だと思います。

テザーに流れる電流と地磁気でいわば超超超低速モータを作っている訳ですから、電磁力は地球に向かう方向に働かせ、大気圏に再突入させようという目論見です。

その電磁力は電流が流れているテザーに働くわけですから、テザー自体が地球方向に引っ張られることになります。
最初イイカゲンに取り付けられたとしても、電磁力によって段々とテザーが伸びてデブリを引っ張り下ろすようになるものと考えられます。

JAXAがこの程度のことを勘違いする訳がないでしょう！
そんなんではやぶさが地球に帰還できる訳がないでしょう！
何故テザーが地球方向に垂れるのかを疑問に思うことは大切なことです。でも、JAXAの間違いを指摘したと思っておられるのなら大変な思い上がりではないですか？

補足

専門家なら、ど素人の的外れな疑問（指摘）など、歯牙にもかけられんでしょう。

＞テザーに流れる電流と地磁気でいわば超超超低速モータを作っている訳ですから、電磁力は地球に向かう方向に働かせ、大気圏に再突入させようという目論見です。
＞その電磁力は電流が流れているテザーに働くわけですから、テザー自体が地球方向に引っ張られることになります。

ところで、モーターの仕組は大体分かるのですが、
極軌道での地磁気は、衛星の半周毎に方向は変わりませんか。
（間違いでしょうか。）
それに連れて、テザーに働く電磁力の方向も変わらないのでしょうか。

回答No.1

Hayashi_Trek

自由落下状態になるのは、その物体の重心のみです。
重心から離れたら、その距離に応じて引力が強く（反対側なら弱く）なります。

テザーがどこにも繋がっていないならば、（デブリから見たら）テザーは新たな軌道で回るので、あっちえ行ったりこっちへ行ったりするでしょう。

しかし、テザーの一端がデブリに繋がっているならば、（デブリ＋テザー）の重心から離れているテザーの部分には引力がかかるので、次第に縦になって安定します。
もちろん、自然に安定させるには長い時間が必要になるので、最初にテザーを伸ばす時に縦にしておけば安定する時間を大幅に短縮できます。