1: しじみ ★ 2018/03/07(水) 09:16:50.04 ID:CAP_USER

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。
no title


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。
no title


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。
no title


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。
no title


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……
no title


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。
no title


続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180306-esa-air-breathing-ion-thruster/


38: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 14:13:59.95 ID:OQtxXmqP

>>1 元ソースがしっかりしてる実際の技術か
http://esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/World-first_firing_of_air-breathing_electric_thruster

実用化すれば低軌道の人工衛星の寿命が確実に延びる画期的な技術だ


43: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 15:58:52.23 ID:OQtxXmqP

>>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


2: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:22:28.79 ID:gNHHJG64

素晴らしい


3: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:23:21.56 ID:SmLL+ntt

まじかよすげえ
静止衛星絶滅するじゃん


8: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:01:28.05 ID:Tz472GQ/

>>3
???


4: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:29:03.82 ID:aKr8n/3s

キン肉マンが空を飛ぶ時の原理と同じ


5: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:36:49.99 ID:/XxWLgwz

イオンロケット的な

動力源は太陽光発電パネルか


51: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 17:59:23.85 ID:okzyv06i

>>5
イオン「ジェット」


6: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:42:32.62 ID:rFyoOJW5

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。


25: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:21:17.13 ID:jLbW34qL

>>6
バサード・ラムジェット推進 ね。


7: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 09:59:18.65 ID:FfDP9rQY

宇宙には空気ないよ!!


17: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:54:39.99 ID:J3JoAVvi

>>7
だから比較的低空の人工衛星用だと


55: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 19:14:04.35 ID:jOVVd9up

>>7
デリカットの声で再生された


11: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:16:57.88 ID:3SW68HwD

プラズマクラスターか


12: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:23:44.39 ID:Uc/pRUSk

デブリを吸って
プラズマ化して噴射すればいいのに


14: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:27:19.10 ID:eeN1E2Ep

薄い空気を圧縮しないとムリだと思う


47: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 17:12:56.60 ID:5uyiID7H

>>14
勘違いしてる


16: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:49:51.30 ID:wkbd4z8d

素晴らしい

普及しそうやな


18: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:56:38.68 ID:0T1BFBjQ

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: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:58:07.02 ID:S5Wwgw8Z

空気そんなに持っていけるの?


20: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 10:59:57.72 ID:S5Wwgw8Z

>>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


28: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:39:21.07 ID:EtsTsRQh

>>20
丁寧なQ&Aやな。やり手や


22: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:09:40.04 ID:VZB3m7qw

>>19>>20
ID:S5Wwgw8Z
ひどい自演を見た


21: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:03:45.54 ID:MeM0AXw6

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


23: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:13:30.38 ID:3IaYypSb

>>23
宇宙に空気ないだろアホなの?


24: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:15:52.09 ID:ym63n5HH

空気清浄機みたいにゴミがたまったりしてね


26: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:27:48.22 ID:RKxru6PY

日本のつばめはイオンエンジン


29: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:40:18.17 ID:Ux3E9mXQ

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


31: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 11:45:29.81 ID:lbmPE3GJ

ダイソンの掃除機積んでるんだろ?


32: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 12:05:33.05 ID:utYyUXqW

EMドライブの実用化まだかなー


62: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 00:56:59.89 ID:OorKDHGf

>>32
あのへんな推進エンジンどーなったんだろね。


73: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 09:42:38.68 ID:Ml3wiGia

>>32
なんか凄そうだったのに続報ないよな


33: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 13:08:30.65 ID:cebtPKCl

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


34: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 13:08:56.28 ID:PLW5BnTK

赤道上空高度約「36000km」まで上げんでええのんな。


36: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 14:09:18.41 ID:NqQRCbt7

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


41: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 14:58:10.95 ID:cyX0CbZT

jaxaのつばめより優れてるのか


48: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 17:15:13.32 ID:5uyiID7H

>>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。


42: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 15:12:25.48 ID:PFfMI3Mc

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


46: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 16:50:00.62 ID:bAfmoqOz

>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、


50: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 17:36:00.11 ID:mGDrg3tN

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


52: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 18:00:43.07 ID:okzyv06i

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?


53: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 18:01:42.60 ID:Kkd0XWpO

偵察衛星の高度を下げられるのか
いいなこれ


54: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 18:22:12.79 ID:0nfCAtXd

これ空気が推進剤と言っちゃっていいのか


58: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 20:54:30.34 ID:jjOfSGkx

>>54
それ以外の表現は無いだろ。


57: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 20:51:32.86 ID:h2V5B/L5

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


59: 名無しのひみつ 2018/03/07(水) 23:05:18.69 ID:O6WJe81A

酸素があるから消耗早そう


60: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 00:00:15.26 ID:L1PYhVjc

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


63: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 01:17:21.21 ID:Z3ZybSup

太陽光で半永久的に運用できたりするんか、胸熱だなw


66: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 02:31:17.46 ID:gCOCPzCC

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


67: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 02:35:21.87 ID:1pE+7tZi

NECはがんばれよ
ノウハウが活かせるときじゃないか


68: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 08:07:12.98 ID:8JcCMeNc

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


71: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 09:25:01.24 ID:PZRsp+X6

「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


75: 名無しのひみつ 2018/03/08(木) 11:48:26.95 ID:NWbvzrPc

偵察衛星に使いたいたろうな


管理人コメント

集めた空気分子を電気(=太陽光)のエネルギーで飛ばして推進力を得るってことですね

引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1520381810/