reoによる
2009年10月21日 14時30分の掲載
イナーシャルキャンセラーがアップをはじめました部門より。
イナーシャルキャンセラーがアップをはじめました部門より。
ある Anonymous Coward 曰く、
火星への宇宙飛行は 6 カ月程かかると考えられているが、それを 39 日に短縮できるとされる VASIMR エンジンの試験が 2013 年に計画されているそうだ (本家 /. の記事より)。
VASIMR は Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket の略であり、「比推力可変型磁気プラズマロケット」と訳すことができる。詳しい機構については東北大学サイエンスカフェによる解説、NASA による解説、 Ad Astra Rocket 社の解説を参考されたいが、このロケットは高周波を利用しプラズマを生成および加熱し、「磁気ノズル」で熱エネルギーを運動エネルギーに変換する仕組みという。VASIMR ではプラズマの密度と温度によって推力と比推力を自在に変化させることでき、電力を使うため太陽エネルギーを利用することも可能だそうだ。
このロケットを使えば火星への道のりを大幅に短縮することができるとされ、道のりの半分まで加速し、残り半分はエンジンを反対向きにして減速するという方法で 39 日で到達できると考えられているそうだ。まずは宇宙空間での連続使用などの実験などを行う必要があるとのことで、2013 年には ISS でのテストが計画されているという。
このロケット、どこかで聞いたことがあると思ったのだが、/.J 過去記事でも取り上げられていた。
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加速はどれくらい？ (スコア:2)
# 無人探査機なら比推力を重視していればいいでしょうが、有人宇宙船だと推力も要りますよ、と。
うーむ、どれくらいの加速を出すことを目指しているのか、元記事 [canada.com]からはよく分からない。
VASIMRの資料を見ると、この推進機関で出せる推力については載っています。例えば、こちらの表 Variable Isp (Speed of Exhaust) [adastrarocket.com] を見ると、
- 比推力重視 : 噴射速度300km/sのときに推力が10N、推進剤消費0.1g/s
- 推力重視 : 噴射速度40km/s前後のときに推力300N、推進剤消費10g/s
という数値が読み取れます。で、宇宙船のシステム全体としてみたときに、この推力でどれくらいの加速を維持できるのでしょう。
もちろん宇宙船のデザイン（使える電力は原子力 or 太陽光発電？、宇宙船本体の質量、推進剤の種類・量…）によりけりでしょうけど、元記事で「火星まで39日」という具体的な数値が出ているということは、計算の前提となった仮のデザインがあるということですよね。どこかに載ってないのかしらん。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
有人の場合は、「航行に要する時間」というパラメータが、宇宙船の質量に影響する点をお忘れなく。（無人探査機の場合は、まあ無視してよい）
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
いやあ、否定できないですねえ。
VASIMRがどのあたりまで（推力を犠牲にすることで）比推力を上げられるのか私にはわかっていませんが、理論上は30,000s (en:Specific impulse [wikipedia.org] [要出典])まで上げられるようです。まあ、「推力がどんなに小さくても」比推力重視なのであれば、火星までのんびり行けばよろしいかと。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
いえ、私はそのつもりだったのですが、なぜか「重要なのは比推力」という話になってしまっているので。
別に私は比推力を軽視しているわけじゃありません。有人の場合は推力も無視できないよね、という立場なだけで。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
厳密には、無人ですらそうですよねー。
# そうはいっても機器の設計寿命はミッションに必要な期間より長めに設定されるものだし、
# 太陽電池にしろRTGにしろ10年～数十年もつわけで、数年の惑星探査ミッションを概観するに
# あたって無視してよい項だと私は思いますが。
元AC氏はなんで「推力はどんなに小さくても」と主張されるのでしょうね。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
いえ、「あくまで比推力重視」にこだわるなら、その条件が達成できないという話ですよ。
はい、私としてはそちらに話を進めたかったんです。ミッションデザインの詳細が分からないから適当ですが、最初のコメントの際に試算もしてます。比推力重視、推力重視それぞれで。比推力重視だと、そもそも28日では火星に着きません。
# 推力・比推力可変の推進機関VASIMRのストーリーですよね、これ。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
（28日じゃないや、39日）
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
あ、これも。
これは、今回はダメです。できません。
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
# この理由の説明を求められるのか。
使える電力の上限が200MWって決まってるから。（これは書いてある）
VASIMRの場合、「推力が足りなければエンジン増やそうぜ」とは単純には言えないから。
別にエンジンが1基でいいんだ、とは言いませんよ。「4ヶ月弱で火星に着く」ミッションのほうはある程度詳細の情報がありますが、そちらでも3基使うし。
ケチつけてなんかいませんぜ。少なくとも4ヶ月弱ミッションのほうでは、航程の途中で推力重視モードを使っているらしい描写があります。
で、39日ミッションの詳細が見つけられないのでここからは私の（仮定の数値を置いた上での試算による）推測になりますが、「多分さらに推力重視モードを多く使うんだよね」ということを言っています。
4ヶ月弱でさえ推力重視モードを使うのに、なんで39日になると使わなくなるんですか？ 短期間でΔVが必要になるときほど推力が必要になりませんか？
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Re:加速はどれくらい？ (スコア:2)
もちろん有人ミッションの場合、無人よりも規模が大きくなる傾向があります。とはいえ、固定で増える質量（宇宙船本体）については、有人である以上は必然ですから、ここではそれを問題にしているのではありません。
水はある程度リサイクルするとしても、食料や空気などの消耗品はミッションの期間分必要であり、長期間ともなると質量はバカになりません。ホーマン軌道で片道半年以上、ミッション全体で2年かける計画では、案によりけりですが確かトン単位です。
ここまでの流れで「消耗品なんて誤差だ」と言われていますが、それはそもそも因果関係(?)が逆なんです。38日という短期間を設定するのは、「有人ミッションで必要な消耗品を少なくしたい」というニーズがあるからです。（もちろん、長期の宇宙ミッションでは、クルーの被曝や体調・メンタル管理など、消耗品以外の問題もあるでしょう。が、とにかく元ネタの記事 [canada.com]では、「従来の長期ミッションでは食料や空気が大問題」という点が真っ先に挙げられています）
つまり、「消耗品を誤差」にできたのは、今回の試算が38日という短期間にできたからこそです。
# で、「火星まで38日」という期間を達成するのに必要なのはなんだろう、という最初の話になります。
## どこぞで0.07Gとかとんでもない数値をみかけたけど本当だろうか。
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一ヶ月ちょっとと聞いて、 (スコア:2)
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壊れるととまれない (スコア:2)
減速時にエンジン壊れるとものすごい勢いで太陽系外にすっ飛んでくのか。。
帰ってくるのは何万年後？
いや普通のエンジンでも逆噴射して止まるんだろうけど
半分というのが気になった。
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惑い人 (スコア:1)
やっぱしコレを連想するなあ。 [nhk.or.jp]
実生活はコッチだけどな。 [slashdot.jp]orz
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現実が近未来SFに追いつき追い抜いていく (スコア:1)
ψアレゲな事を真面目にやることこそアレゲだと思う。
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「磁気ノズルで熱エネルギーを運動エネルギーに変換」 (スコア:1)
と言うのが実際どういう原理でやってるのか今ひとつ分かりにくかったのですが、AD Astra社の解説図から見て [adastrarocket.com]
プラズマで起こる「密度勾配によるドリフト」現象 [wikipedia.org]の応用なのでしょうか？
物理屋ではないので直感的にしかどういう事をやってるのか今ひとつわからないのですが。
# で、Ad Astra社からリンクされてるビデオ [youtube.com]を見てると、
# このエンジンが宇宙船の周りにプラズマを展開して放射線を跳ね返すバリアーに応用出来ることが示唆されていますね。
## こっちはこっちで面白い…
--暮らしの中に修行あり。
blogはじめました。 [hatena.ne.jp]
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Re:「磁気ノズルで熱エネルギーを運動エネルギーに変換」 (スコア:2)
火星までの行き帰り、ふかし続ける推進剤ってどのくらいの量になるのやら。
〜後悔先に立たず・後悔役に立たず・後悔後を絶たず〜
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Re:マロケット (スコア:1)
あるぇ～、修正しました。ご指摘 thx。
# 本気で噴いた。
Hiroki (REO) Kashiwazaki
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Re:マロケット (スコア:3, おもしろおかしい)
マロールが使えるなら、ロケット要らないんだけどね…。
# 移動先を座標で指定。
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Re:マロケット (スコア:5, おもしろおかしい)
*ブラックホールのなかにいる*
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Re:つまり (スコア:1)
ウラシマ効果は「全くなし」ということは無いでしょうけど、
実際問題、どれくらいになるんでしょうね？
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