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宇宙エレベータの次回準備実験
宇宙エレベータ建設とい実現性の疑わしい事業があります。 その実現性の疑いは実験により晴らすべきでしょう。 宇宙でジャックの豆の樹のようにテザーという紐が大地に対し鉛直に無限長まで立ち上る現象の存在がその建設計画の前提です。 魔法使いがロープを空に伸ばすというおとぎ話の絵本を読んだことがあるでしょう。そのロープが実在しないと宇宙エレベータの建設はできません。 テザーと呼ぶロープを昇る、エレベータの様な運搬機械によって、地上から宇宙に資材を運びあげることを宇宙エレベータと名付け、それを実現しようとしているそうです。 果たして宇宙でひもやロープは自然と鉛直に伸びるでしょうか。 実証実験をすべきです。 すでにその実験の一つは失敗しましたが、次回の実験はあるのでしょうか。 実験失敗の結果は予想できます。 たとえば宇宙船の中のロープや水の写真を観察すれば失敗がわかるのです。 宇宙船の中で水は球体になった形状で器からこぼれて浮遊しますが、ロープが自然に鉛直に伸びる現象の存在が事実なら、宇宙船の浮遊した水は糸のように細く鉛直に伸びるべきです。 糸のように鉛直を指す伸びた水はただの一回も宇宙船に観察されたことが無いのです。 丸まらずに鉛直に伸展したロープの姿も宇宙の衛星の道具に観察されたことがありません。 ロープが、均質でも両端だけが重いダンベルのようでも起きる現象は同じですから、宇宙エレベータのテザーとテザーの両端のカウンターウェイトにも同じことしか起きないでしょう。 存在しない現象をあてにして宇宙エレベータ事業が構想されているのですが、物理数式が構想者のよりどころです。 理解不足で誤用したために起きた数式の間違いを頑なに正解と信じた宇宙エレベータ建設構想をかかげた彼らの頑固な夢は、実験でしか晴らす事ができないのです。 彼らはいつどのような2回目の実験をするのでしょう。
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- OKWavezz
- ベストアンサー率9% (14/151)
静止衛星軌道上の一点は地上から静止して見えます 縦長の形状のものでも重心が静止衛星軌道上にあるなら静止したままなのは同じです したがって重心を静止衛星軌道上におくようにつり合いを取りながら上下に延ばせばやがて地上まで届きます これが宇宙エレベータです 下に延ばすのは重力を利用しますし上に延ばすのは遠心力を利用します 静止衛星軌道上では無重力ですがちょっと下に向けて動かせばそのまま重力で下向きにひかれて落ちていきますしちょっと上に向けて動かせばそのまま遠心力で上向きにひかれて遠ざかっていきますから大規模構造物の重量に対する建築の難易度は地上より低くなります このように原理的には全く問題ありませんが、実作業では重心バランスを取りながらまっすぐ上下方向に延伸していく作業工程の確立や建築作業における振動の抑制・吸収といった問題も存在し、この大規模構造物が重力・遠心力に耐えうるだけの剛性をもつ材料についても未解決です
- OKWavezz
- ベストアンサー率9% (14/151)
宇宙船の浮遊した水が糸のように細く鉛直に伸びるなどという現象は存在しませんしそれが起きなくても宇宙エレベータには何の問題もありません 宇宙エレベータの原理は球体になった形状が自然に鉛直に伸びる現象などでも横だおしのものが自然に鉛直に伸びる現象などでもありません もともと縦にながいものがさらに上下にひきのばす力でゆるむことなく安定する現象です 宇宙エレベータ建設の最大の障害は働く力に耐えられるだけの強度を持つ材料が存在しないことです
お礼
ご回答ありがとう ＞もともと縦にながいものがさらに上下にひきのばす力でゆるむことなく安定する現象です それは宇宙エレベータ構想とは全く異なります。 軸に巻いてロケットで運ぶもので作るので、ナイロン釣り糸やトイレットペーパーのような柔軟な弾性体で作られます。
- kon555
- ベストアンサー率51% (1844/3562)
>>宇宙エレベータは広い範囲に亘る高度の構造物で、各高度を飛行する人工衛星を連結したようにもみなせます。 >>ところが、人工衛星は高度により角速度が異なり当然周回周期が異なる性質があります。 人工衛星を連結したように考えている点が、現状考えられているモデルと矛盾していますよ。 人工衛星の角速度がなぜ高度により異なるのかと言えば、遠心力と重力とを吊り合わせねばならないからです。繋ぎとめる物が重力しかないために、高度と速度のバランスが必要になります。 それに対して軌道エレベータの場合は、構造体(テザー)により連結されているため、根本的に重力と遠心力はバランスする必要がありません。 現に今の構想では、軌道エレベータは全体にかかる遠心力＞重力となるようにカウンターウェイトを設定します。 要はハンマー投げなどと同様で、遠心力による張力に耐えるだけの構造物があればいいのでは？
お礼
ご回答ありがとう でもざんねんです。 ＞・・軌道エレベータの場合は、構造体(テザー)により連結されている テザーとは英語で- 物や動物などをつなぎ止めておくための綱をさす。 テザーは剛体ではありません。 回答者の構想それは宇宙エレベータ構想とは全く異なります。 軸に巻いてロケットで運ぶもので作るので、ナイロン釣り糸やトイレットペーパーのような柔軟な弾性体で作られます。
- SPROCKETER
- ベストアンサー率26% (2127/7993)
宇宙エレベーターはおそらく実現不可能でしょうね。技術的難題が多いからです。空中都市構想と同じで、技術的に作れても、採算が合わなくて実現出来なかった技術は数え切れないほどあります。宇宙エレベーターもその一つになるだけでしょうね。 宇宙エレベーターの難題中の難題は地上から宇宙に運び上げる重量と宇宙から地球に降ろす重量が同じでなければならない事で、地球から宇宙へ１００万人が移動したとすれば、宇宙から地球へ同じ重量の物資を運ばなければなりません。小惑星を頻繁に運んで来るか、月から岩石を運んで来なければならないわけで、採算が合うとは思えませんね。同じで無くなると、宇宙エレベーターが崩壊する原因になります。 おそらく、宇宙船の輸送コストが下がるに連れて、宇宙エレベーターは忘れられて行くと思いますね。宇宙エレベーターと同じ原理になりますが、他の方法があって、たとえば、低軌道と高軌道の間にケーブルで橋をかけると、低軌道と高軌道の往復にエネルギーを消費しなくて済むなどの利点があります。こちらの方が現実的なので、実現する可能性が高いでしょうね。
お礼
ご回答ありがとう ＞・・技術的難題が多いからです。 新しい挑戦の中の技術的難題もあるでしょうが、私はそういう問題ではなく、宇宙エレベータには原理の根本に間違いがあると判断しています。 その証左になる実験結果を待っているので、都合の悪い事実から逃げずに正面から向き合う、バカ正直に真面目な学者と技術者の存在を期待しています。 ＞宇宙エレベーターの難題中の難題は地上から宇宙に運び上げる重量と宇宙から地球に降ろす重量が同じでなければならない事・・・宇宙から地球へ同じ重量の物資を運ばなければなりません。・・・同じで無くなると、宇宙エレベーターが崩壊する原因になります。・・・低軌道と高軌道の間にケーブルで橋をかけると、低軌道と高軌道の往復にエネルギーを消費しなくて済む・・ ご回答はどういう計算なのでしょう。きかせてください。もし合成重心が移動しない運動であれば宇宙エレベータが可能だと考えているのなら、それも間違いです。 その方法には宇宙エレベータが対地からみた相対位置に静止するための対策が満足できません。 宇宙エレベータは広い範囲に亘る高度の構造物で、各高度を飛行する人工衛星を連結したようにもみなせます。 ところが、人工衛星は高度により角速度が異なり当然周回周期が異なる性質があります。 すると宇宙エレベータは対地相対位置に静止しているはずなのに静止が不可能です。 宇宙エレベータに対地速度０の静止部があるなら、静止部は地球重心を中心とする円周上で同じ角速度(周期)であることになります。たとえば時計の時針、分針、秒針の針のどれか一本に注目して、その針が時計の中心を軸にして回転するとき、針の各部は同じ角速度(周期)にまわっています。 この時計の針のように宇宙エレベータには各部に同じ角速度(周期)が必要です。さもないと宇宙エレベータは鉛直に直立静止できません。 人工衛星は高度により角速度が異なり当然周回周期が異なる性質のため、宇宙エレベータは静止できないのです。 低高度の人工衛星ほど角速度が早いので宇宙エレベータはたなびき地球に巻き付きたなびいた姿になります。
- Nakay702
- ベストアンサー率79% (10007/12518)
面白い問題ですね。 「原理的考察」から、私は次のように考えます。 構想の中核的課題は、地球重力の支配を受ける、あるいは地球重力の一部としてその中心方向に引かれる力に抵抗できる長～い（ロープならぬ）鉄柱と、静止衛星の一部であってしかもそこから地球方向に向って細長く伸びる突起物との間を「不連続状態に保ちながら」、なおかつ実用上は「あたかも連続しているかのように利用する」ことができるような構造形態がいかにしたら可能か、という問題に収斂するのではないでしょうか。 難題は、事実上の不連続をいかにしたら「連続構造物のように利用」できるかであり、静止衛星の一部として地球方向に細長く伸びる突起物をどの程度まで地球に近づけられるかであり、同時に、「突起物」と「鉄柱」の間を宇宙エレベータがスムーズに移動できるようにする方法をいかにしたら構想できるか、というところあたりに成功のカギがかかっているのではないかと思います。
お礼
ご回答ありがとう。 基礎実験や原理の理解無くしては設計も構想も不可能です。 ＞事実上の不連続をいかにしたら「連続構造物のように利用」できるかであり、静止衛星の一部として地球方向に細長く伸びる突起物をどの程度まで地球に近づけられるか その通りですが、不足があります。 構想では宇宙エレベータは地上に対し静止したかのような角速度(周期）で地球の自転に一致しているのです。 それが不可能です。 宇宙エレベータは広い範囲に亘る高度の構造物で、それは回答者がおっしゃるように各高度を飛行する人工衛星を連結したようにもみなせます。 ところが、人工衛星は高度により角速度が異なり当然周回周期が異なる性質があります。 すると宇宙エレベータは対地相対位置に静止しているはずなのに静止が不可能です。 宇宙エレベータに対地速度０の静止部があるなら、静止部は地球重心を中心とする円周上で同じ角速度(周期)であることになります。たとえば時計の時針、分針、秒針の針のどれか一本に注目して、その針が時計の中心を軸にして回転するとき、針の各部は同じ角速度(周期)にまわっています。 この時計の針のように宇宙エレベータには各部に同じ角速度(周期)が必要です。さもないと宇宙エレベータは鉛直に直立静止できません。 人工衛星は高度により角速度が異なり当然周回周期が異なる性質のため、宇宙エレベータは静止できないのです。 低高度の人工衛星ほど角速度が早いので宇宙エレベータはたなびき地球に巻き付きたなびいた姿になります。
- kon555
- ベストアンサー率51% (1844/3562)
>>魔法使いがロープを空に伸ばすという 軌道エレベータの概念は、その基本にまず「静止衛星から垂らす」という発想があるので「下から伸ばす」ではないですよ。 さらに重力源である地球と接続するので、宇宙空間で紐を云々という実験を行う必要はありません。 実験を行いたいなら、適切な紐を片手に持ち、立ち上がってみて下さい。紐の先端(地面側)に錘があるといいですね。 紐は地面に対して鉛直に垂れましたよね？ 実験完了です。
お礼
回答に参加ありがとう。 次回は実験のこれからの予定を尋ねた質問に答えて下さい。 N0.1から終わりまでのお礼コメントにもかいたのでご覧ください。 ＞「静止衛星から垂らす」という発想があるので「下から伸ばす」ではないですよ。 宇宙エレベータにはカウンターウェイトというものがロープの先端にとりつけられます。 ところが地上側のロープの先端に振り子のようにカウンターウェイトをつけるという意味ではないのです。 したがって「「静止衛星から垂らす」という発想」ではカウンターウェイトを取つけることができません。 構想を矛盾するまま読解しています。 常識という都合を優先したねじまがった読解になっています。
補足
＞「静止衛星から垂らす」という発想がある 衛星から振り子は垂れません。飛行中の人工衛星内は無重力です。
- sat000
- ベストアンサー率40% (324/808)
起動エレベータは実現困難だと思いますが、それはロープが垂れるかどうかではなく、遠心力に対抗できる素材がないためです。想定される実物サイズではロープというようなチャチなものではなく、巨大な柱のようなものです。その柱に猛烈な遠心力がかかります。 なお、軌道上でロープの一端を持っても垂れません。なぜなら微小重力環境下にあるからです。
お礼
ご回答ありがとう。 張力に対抗するロープの素材がカーボンファイバーにより応用可能だという現状があるようです。 軌道上で浮遊するロープが鉛直に直立すると宇宙エレベータは考えているそうです。圧倒的にロープより重いカウンターウエイトをロープの両端に結ぶという構想ですが、重心の位置がロープ長の中心であれば、均質なロープの総重量がカウンターウェイトを加えた総重量に均しくても同じ現象ですね。 ＞軌道上でロープの一端を持っても垂れません。なぜなら微小重力環境下にある その微小重力がロープの鉛直屹立に利用できるという無茶な構想が宇宙エレベータです。
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お礼
ご回答ありがとう でもざんねんです。 ＞・・重心を静止衛星軌道上におくようにつり合いを取りながら上下に延ばせばやがて地上まで届きます。これが宇宙エレベータです 宇宙エレベータは剛体ではありません。柔軟な弾性体です。 形状の完全不変な剛体ならば、そのときに限って、地上まで届くのは回答者のそのとおりです。 が、それは宇宙エレベータではありません。べつものです。 宇宙エレベータ構想はテザーという柔軟なヒモ（ろーぷ）が鉛直長軸の形状でほとんど99.99％をつくるもので回答者のご意見とは全く異なります。 テザーはカーボンファイバーで作られます。 それをロケット内に格納して一旦宇宙の人工衛星に運ぶのですから、ロール軸に巻き取られたカーボンファイバーロープです。それ以外の方法にカーボンファイバーはロケットに格納できません。 先ほどの宇宙実験でも巻き取り軸に収めて運ばれました。 だから残念なことに回答者は宇宙エレベータ構想を実のところご存じないのです。勝手な解釈を都合よくしている。 ＞下に延ばすのは重力を利用しますし上に延ばすのは遠心力を・・ちょっと下に向けて動かせばそのまま重力で下向きにひかれて落ちていきますしちょっと上に向けて動かせばそのまま遠心力で上向きにひかれて遠ざかっていきます その現象が、実験で確かめられなければなりません。 その潮汐の作用力実験を期待し問うています。それがいつなのかどのように行われるのかご回答を待っています。 実験はロープでやるより、潮汐の作用力に鋭敏な液体で手のひらの中でスケールダウンして確かめると簡単でよい。 すでに宇宙船には液体が浮遊した映像がある。液体は鉛直に屹立した事例が全くない。 ゆえに回答者が述べる絵空事は現実ではなく、都合の良い夢物語でしかない。 まだ強弁するなら詐欺を企むのか、天下のうつけなのか。 ＞実作業では・・耐えうるだけの剛性をもつ材料についても未解決です。 それは宇宙エレベータの構想ではありません。べつものです。 宇宙エレベータ構想はテザーという柔軟なヒモ（ろーぷ）が鉛直長軸の形状でほとんど99.99％をつくるもので回答者のご意見とは全く異なります。
補足
>下に延ばすのは重力を利用しますし上に延ばすのは遠心力を利用します 静止衛星軌道上では無重力ですがちょっと下に向けて動かせばそのまま重力で下向きにひかれて落ちていきますしちょっと上に向けて動かせばそのまま遠心力で上向きにひかれて遠ざかっていきます そのまま重力で下向きにひかれて落ちることはありません。そのまま遠心力で上向きにひかれて遠ざかることもありません。 高度が一旦増減しても物体の水平速度を変えたわけではないのでいずれもとの高度に戻ります。たとえば人がボールのように投げてみれば、山を描いて飛んだあと野原で転がって止まるボールのように同じ高度のちょっと離れたところにボールが見える。 そのまま落ち続けるためには減速方向の加速を燃料を使い続けて連続しなければならない。 そのまま上がり続けるためには増速方向に加速を燃料を使い続けて連続しなければならない。 もしテザーに張力が発生すると引き戻す力となるので、高度が下がる。高度が下がれば張力は減少するので宇宙エレベータの設計の張力が達成できない。カウンターウェイトのスラスターは停止できないので加速を燃料を使い続けて連続しなければならない。