Image by Thomas Budach from Pixabay
地球軌道にロケットを打ち上げるのは莫大な費用がかかるし、何かと大変だ。ならば大気圏を突き抜けるくらいの長いエレベーターで宇宙に行っちゃおうよ、というのが宇宙エレベーター構想というやつだ。そして今、この構想に再び注目が集まっている。逆転の発想をすることで、少なくとも理論上は既存の技術でも可能だと提唱する科学者らが現れたのだ。
ケンブリッジ大学とコロンビア大学の宇宙物理学者2人が提唱するのは、地球からエレベータを伸ばすのではなく、月面から地球に向けてケーブルでタワーをだらりと垂らす方法である。通称「スペースライン」構想だ。
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月にぶら下がるエレベーター、スペースライン構想
英ケンブリッジ大学のゼファー・ペノヤー氏と米コロンビア大学のエミリー・サンドフォード氏の計算によれば、この方法なら技術的にも経済的にも現在すでに存在する道具と素材で作ることができるそうだ。たとえば、宇宙エレベーターには超強靭な素材が必要不可欠だが、有機系繊維として最高クラスの引張強度・弾性率を誇る「ザイロン」など、その候補はすでに存在している。
月から垂らす方式の一般的な宇宙エレベーターと比べたときの利点は、月の公転周期が一月にたったの一度だけなので、遠心力からくる負荷が少なくて済むということだ。
そいつはご丁寧に地球の地面まで垂らされることはなく、地上42000キロの静止軌道に垂れ下げられるような感じになるらしい。
そこから乗り込んで、さらに上空にある宇宙を目指すことになる。エレベーターというよりも、湖なんかに渡されたジップラインのような感覚だ。
「月に固定したラインを伸ばして、地球という重力源の深くへと伸ばせば、地球周辺から月面への自由な移動に使える、安定的で横断可能なケーブルを建設することができる。」と論文で解説されている。
これを使えば、月面へたどり着くために必要な燃料を現在の3分の1にまで削減できるのだそうだ。
Image by Penoyre＆Sandford、arXiv.org、2019
ラグランジュポイントで新しい実験
地球や月といった天体と天体の重力が釣り合い安定する点のことを「ラグランジュ点」という。ペノヤー氏らは、このラグランジュ点ならば運用する上で十分な安定性を確保できると考えている。そして、ここは一種の「ベースキャンプ」として利用できると言う。
望遠鏡、粒子加速器、重力波検出器、ビバリウム、発電、太陽系ミッションの出発地点など――かかるベースキャンプでは、新しい世代の宇宙実験の建設・維持が可能になる。ベースキャンプのカウンターウェイトは、長いケーブルを固定し安定させるうえでも都合がいい。実現可能とはいえ、何しろ、そいつは30万キロも伸ばさなければならないのだから、こうした工夫が効いてくる。
ついでに隕石のような宇宙空間を漂う物体にケーブルが衝突するリスクは低いし、仮に衝突したとしても、ちょっとした衝撃なら耐えられるように作ることができるはずなので、心配無用であるらしい。
あくまでも概念実証の段階
じつは月からケーブルを伸ばすというアイデア自体はこれまでにもあった。今回の研究は、それがコスト面や実用面で実現可能であると示したところが一歩進んでいる。だがじれが、あくまで概念実証の段階で、『arXiv.org』（8月25日付）で公開されている論文もまだ査読を受けていないようだ。
つまりはその建設にすぐゴーサインが出ることはない。
それでも、これまでの宇宙エレベーターよりも低コストな代替案がよりはっきりと目に見えるようになったし、少なくとも計算上は確認されたわけである。
「宇宙ラインにかかる張力やストレスを計算し、それに適する素材があれば、素材の基本的限界の範囲内で建設することが可能だろうことを示した。」というのが論文の結論だ。
追記（201/11/08）本文を一部修正して再送します。
References:Astrophysicists Say One Space Elevator Concept Is Possible With Today's Technology/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント
1. 匿名処理班
はっはーん
アレをこうしてナニするとできるわけだ
2. 匿名処理班
月が地球に引っ張られる割合がかなり変わりそうだけど大丈夫なのかな。
上空なら気候に影響ないんだろうか。
あと万が一壊れたら地球に落ちて大災害になりそう・・・。
3. 匿名処理班
ロマン溢れる記事だな。
しかし、月からケーブルを垂らすというのは、クラークさんはどう思うのかな。
まあ彼の死語20年は経つはずだから、今更な気もするけど。
4. 匿名処理班
先端が静止軌道ならどこの国の領空にもならないから利権云々の問題も解決しやすそうだね
5. 匿名処理班
エレベーターというより、地球/月間エクスプレスって感じだな。
〜今、万感の思いを込めて汽笛が鳴る。
〜今、万感の思いを込めて汽車がゆく。
6. 匿名処理班
軌道エレベーターも未だに実現できていないのに、
月エレベーターですか？もちろん、考える事は重要ですがね
（考えないと実現できません）でも何年後になるやら（溜息）
7. 匿名処理班
「ゴロリ ! 」
「ワクワクさん ! 」
「できるかな ? じゃねぇよ。こんなことやってどうすんだ、って話だよ」
「はい」
「すいませんでした」
8. 匿名処理班
宇宙エレベーターの記事を見るといつも不思議というか心配になる事がある。
回転椅子に座ったままくるくる自転して…
腕を縮めると速く回り
伸ばすとゆっくり回るじゃない？
宇宙エレベーターを作ったら地球の自転がゆっくりになってしまわないかしら？
いろいろ調べてみてるのだけどこれといった答えが見つからない。
誰が教えて偉い人
9. 匿名処理班
あー、むり。
軌道エレベーターですらカーボンナノチューブ単分子繊維で可能かどうかといわれている。月まで繋げばそれ以上に引っ張り強度が必要なのに、ぜんぜん足りてない。
Wikipediaより引用
カーボンナノチューブ（不確実） 62000 MPa
ザイロン 5800 MPa
10. 匿名処理班
月まで資材を運ぶのが大変やろ・・
11. 匿名処理班
あんまり使いすぎると月が減速して落ちてくると思う。
12. 匿名処理班
地球と月との距離って予想以上にあるんだけど・・・
（地球の直径の約30倍）
それだけの資材を調達、運搬するだけで途方もない労力だよね
13. 匿名処理班
銃夢で見たよ
14. 匿名処理班
ツキがある
15. 匿名処理班
そもそも従来言われてるのも地球から立てるんじゃなくてISSとかから垂らすやり方じゃなかったっけ？
それにこの記事だと月から静止軌道上までって書いてるけど、その静止軌道まで行くのはスペースシャトルってことなの？
むしろ地球から静止軌道までを軌道エレベーターで繋ぐのがまず初めの第一段階なのでは。
いきなり月から始める方が安くすむんだろうか。
16. 匿名処理班
地上42000kmに行くのにさえ苦労するのに。
17. 全温度チアー
前にここでも話題になってた大林組の「宇宙エレベーター建設構想」は、その後どうなったんだろう？
18. 匿名処理班
※9
地球〜静止軌道を結ぶんじゃなくて、静止軌道〜月を結ぶのであれば
必要な引っ張り強度が小さくて済む、というのがこの話の主題ですよ
19. 匿名処理班
てことは銀河鉄道が開通するのも近い？
20. 匿名処理班
デブリ衝突で落下してきそう
21. 匿名処理班
遠隔操作アンドロイドを月に滞在させる方が先 日本が1番早くやってほしい
22. 匿名処理班
※8
腕と胴体の質量の比率、地球とエレベターの質量の比率
この2つは全く違う
厳密に言えば自転にわずかな影響があるとは思うけど
わずかすぎて誤差の範囲だと思いますよ、例えばうるう秒が1万分の1秒単位とか
23. 匿名処理班
月の軌道が楕円で近地点と遠地点の差が4万キロもあるから、大気圏内にステーション作るのは無理なんだろうな。
24. 匿名処理班
※15
地球の重力が強いので、地球−静止軌道は今の材料では強度がもたず自重で切れてしまう。将来はカーボンナノチューブを使って、なおかつ根本（静止軌道側）を太く、先端（地球側）は細く、10倍くらい差をつければ出来そうな感じ。
でも月ー静止軌道なら、今ある材料でも出来ると言うのがこの記事だね。
25. 匿名処理班
こんなの絵に描いた餅でしかない
月に地球まで届くエレベーターなんて設置したら月と地球の引力バランスがおかしくなって天変地異が当たり前の毎日になるわ
26. 匿名処理班
※12
地球上の鉱物全て使っても足りないだろうね。
月、彗星等の衛星から取ったとしても足りるかどうか…じゃあそんだけ莫大な資材消費して何をするための宇宙エレベーターなのか？って話になるな
27.
28. 匿名処理班
一番の懸念はデブリやアステロイドだね
29. 匿名処理班
※26
ttps://jp.techcrunch.com/2019/09/14/2019-09-12-scientists-propose-spaceline-elevator-to-the-moon/
試算では費用は数十億ドル程度だそうだよ
どこまで信用できる値かは不明だけど、もし本当なら、
例えばサターンVロケットの打ち上げ費用なんかと同程度、ということになる
30. 匿名処理班
※26
なんでポリアミド合成するのに鉱物が大量に必要なの？
31. 匿名処理班
静止軌道は地上からだと3万6千kmだよ。4万2千kmはもしかしたら地球の中心からの距離かもね。
それはともかく本当に静止軌道に地球側のステーションを作られてしまうと地球から出るための軌道エレベーターと干渉してしまうよ。ヘタすると秒速3kmでぶつかってしまうので、もう少し短くする方向でお願いします。
32. 匿名処理班
海外の宇宙物理学者が驚くのは
日本人が異様にスペースコロニーやラグランジュポイントに詳しいこと
世界的に見てありえないレベルで知ってる割合が高いらしい
ま、あの『白いの』の影響なんすけどねｗ
この分野が産業化した暁には日本は人材の宝庫に成るに違いない
33. 匿名処理班
いや、技術的にも経済的にも無理だろ
34. 匿名処理班
>>9
> 光や熱、湿気にさらされると想定より劣化が早まる性質があることから
ザイロンもアカン…
35. 匿名処理班
※2
現状、月は地球から離れて行ってるので影響あったとしてもむしろ問題ないのでは
36. 匿名処理班
※6
むしろ、軌道エレベータよりも実現の可能性は高いと思うけどね？
37. 匿名処理班
たぶん一番の問題は、
月って楕円軌道だから地球からの距離って4万km近く変動する。
これって、地球から静止軌道までの距離よりも長い。
38. 匿名処理班
桂木桂「軌道エレベーターと言えばオーガスだろ」
39. 匿名処理班
地球の重力圏脱出のコスト減らすのが目的だろうに、月から延ばしてもメリット少なさそうだな。
40. 匿名処理班
月はだんだん離れつつある傾向なので落ちることはない。
あとラグランジュポイントは月と地球のつり合いが取れているポイントで
基本見た目は無重力になる。
そこで中間地点を築けば引張り強度とかの問題はほぼないも同然。
41. 匿名処理班
ブラックでもいいから現場（月）で働きたい
42. 匿名処理班
地球の周囲にオービタルリング建造してそこからエレベーターを垂らせば
より短い距離で済むとどこかで聞いた
そこからまたエレベーターを月付近まで拡張すればいいんじゃないかな
43. 匿名処理班
言うは易し 行うは難しの典型だろ困難
44. 匿名処理班
>>32
おもしろい
コロニー落としってどう思います？とかきいてみたいw
45. 匿名処理班
経済合理性の面からの詳しい検証を知りたい
できればイーロンマスクさんによる評価がベスト
46. 匿名処理班
※５
銀河鉄道999ですね
47. 匿名処理班
激しく既出だろうけど「地球の長い午後」だねコレ。
48. 匿名処理班
こんなの吊り下げて月か地球の軌道は狂っていかないんだろうか
49. 匿名処理班
※39
あまり大きなメリットは無いね。
とりあえず静止軌道まではロケットで行かないとダメだし、その時に必要なエネルギーは月まで行くのとそれほど大きな違いはない。
50. 匿名処理班
” 二階から目薬 ”じゃなくて” 月からケーブル ”になるのかな。
51. 匿名処理班
軌道ロープウェイと言えばトップをねらえ
52. 匿名処理班
何かの拍子でバランスが崩れ月をぐるぐる巻きにしながら落下する事故まで想像できた
53. 匿名処理班
太陽と月と地球は微妙なバランスで今の関係を保っているので、月をいじるのやめてくれませんか？
地球が太陽から離れていくことになると思うんですけど？
54. 匿名処理班
※41
「月に囚われた男」のルナ・インダストリーズ社なら、ブラック企業の代表格ですので、ぜひ面接に行ってみてはｗ
55. 匿名処理班
その紐をつかんでぐわーっと一気に引き寄せるわけだろ？
月が地球に引き寄せられてコロニー落としになっちまうな
56. 匿名処理班
※30
ポリアミドだけあったって、「宇宙エレベーター」なんぞできないと思うけど。
少なくとも、月面に「エレベーター」の基地になる施設を作らなければならないし、その他もろもろの施設を作る必要がある。
また、月面にそれらを作るための資材を運搬するための、移送手段(ロケットとか)も作る必要があるし、それらの副次的なもののために、どれだけ資源が費やされるか。
こういう話だと思うけど。
57. 匿名処理班
ぶっちゃけ「理論上可能」は実際はできないってことだよね
58. 匿名処理班
※57
実際にできることの大半は「理論上可能」から始まってるんだぞ
コンピューターだって原爆だってロケット打ち上げだって最初は理論上だった
59. 匿名処理班
>>7
ワイはノッポさん世代だ。
60. 匿名処理班
高山病みたいな事になりはせんか？
人間の体を慣らすのが大変そうだ。
61. 匿名処理班
エレベータのワイヤーが切れて鋼糸大陸裂斬放つ未来に1000円ビット
(どっかの国の首都が割れたら義援金に1000円寄付すると約束しとく)
62. 匿名処理班
そういえば昔のSFでも地球側の軌道エレベータの宇宙港から月側の軌道エレベータの宇宙港までシャトルで行くみたいなのあったな
63. 匿名処理班
※61
高度な知識と技術を持った人たちが安全性を考えてるから大丈夫。
みたいな楽観的な考えの人ってよくいるけど、
実際はロケット打ち上げにすら失敗するからね。
実現できてもいつ落ちてくるかわからないし怖いだけだね。
64. 匿名処理班
※57
まあ、数千年以内くらいには、
できるとか？、できないとか？
65. 匿名処理班
※61
※63
軌道エレベーターの例だけど実際にその辺は考えられているよ。
たとえケーブルが切れて落ちて来たとしても、ある程度から上は再突入の際に空力過熱で燃え尽きる。
下の方はそのまま落ちてくる可能性が有るので、地上ステーションは東側に開けた海が有る場所が選ばれる。
もちろん理論上は・・と言う話だけど、現段階ではそれで十分でしょ。
66. 匿名処理班
カーボンナノチューブ（略称：ＣＮＴ）の実際の引張強度は、40GPaしか無い！！
引張強度が100GPaと言うのは、机上の空論、理想値、理論値にずきない。
従って、地球の静止衛星軌道から地表ポート/海上ポートにケーブルを垂らす事は
不可能！！ つまり、地球には、宇宙エレベーター/軌道エレベーターは建設できない。
この辺りの詳しい内容については、私のブログ
blog.livedoor.jp/satou_hiroshi_4649/archives/4043233.html
をお読み下さい。
その中にメールアドレスがあるので、是非、皆様の感想や反論などを送信して下さい。
宜しく御願い申し上げます。
67. 匿名処理班
どうせ月の公転周期と地球の自転周期が同期していないのだから、垂らした先が静止軌道上である必要性がないと思う。
Ｌ１ラグランジュ点にしておけば月に着陸する為の逆噴射に使う燃料を節約できるし、エレベーターと宇宙船の相対速度も減らせるかも
68. 匿名処理班
宇宙エレベーターを作ってから言え、今の所10万km必要なのにそれすら出来てないのに、宇宙エレベーターの次は宇宙発電と送技術の進化でエネルギー問題やれよ戦争の原因はエネルギー、大規模パネルで地球に届く太陽光減らして異常高温地域の熱量下げるとか他にやることある