元スレ【宇宙開発】空気だけで推進力を得られる新型人工衛星用エンジンの開発に欧州宇宙機構が成功［03/06］

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1 :

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。
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。
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。
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。
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。
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……
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。
続きはソースで

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

2 :

素晴らしい

3 :

まじかよすげえ
静止衛星絶滅するじゃん

4 :

キン肉マンが空を飛ぶ時の原理と同じ

5 :

イオンロケット的な

動力源は太陽光発電パネルか

6 :

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。

7 :

宇宙には空気ないよ！！

9 :

空気がエネルギーとは書いてない。

10 :

この空気を推進力に使えば帰還できるが、
呼吸する分が足りなくなってしまう。

冷たい方程式

11 :

プラズマクラスターか

12 :

デブリを吸って
プラズマ化して噴射すればいいのに

13 :

宇宙船に大量のゴム風船を積み込んで、宇宙飛行士が一生懸命ふくらませる。
船外に風船を突き出して口を開けば推進力を得られるという仕掛け。

…スペオペ者にとっては「宇宙では空気が貴重」てイメージがあるなぁ。

14 :

薄い空気を圧縮しないとムリだと思う

15 :

>>13
早い話が人力風車みたいなもんだな

16 :

素晴らしい

普及しそうやな

17 :

>>7
だから比較的低空の人工衛星用だと

18 :

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 :

空気そんなに持っていけるの？

20 = 19 :

>>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

21 :

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 :

>>23
宇宙に空気ないだろアホなの？

24 :

空気清浄機みたいにゴミがたまったりしてね

25 :

>>6
バサード・ラムジェット推進ね。

26 :

日本のつばめはイオンエンジン

27 = 25 :

バサード・ラムジェットは
星間水素密度が当初予測よりかなり薄く不可能とされた。

28 :

>>20
丁寧なQ&Aやな。やり手や

29 :

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

30 :

第六大陸（小川一水）の「トロフィーエンジン」かと思った。

31 :

ダイソンの掃除機積んでるんだろ？

33 :

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 :

赤道上空高度約「３６０００ｋｍ」まで上げんでええのんな。

35 :

ミニサイズの神の槍にも即転用できるね。

36 :

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

37 :

空気を推進剤にするが正しい。

39 :

>>7
ちったあ空気読めよ

40 :

>>1
偵察衛星の精度が格段に上がりそう。

41 :

jaxaのつばめより優れてるのか

42 :

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

44 :

>>43
吸気口つければその分抵抗になるからガスが余計に必要になるのでは

45 :

>>20
詳しい説明トンスル

46 :

＞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、

47 :

>>14
勘違いしてる

48 = 47 :

>>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。

49 :

低軌道に存在するデプリとかチリなどを吸い込んで
アポロン

50 :

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

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