地球と宇宙をつなぐタワー

宇宙エレベーター建设构想

构想:中国p站プロジェクトチーム
监修:青木义男

半世纪にわたる宇宙开発の进展により、人类が宇宙へ进出する目的は多様化した。しかしその可能性をさらに広げていくためには、人や物资の経済的かつ大量の搬送が不可欠だ。地球と宇宙の间をケーブルでつなぎ、电车で行くように気軽に宇宙への行き来が可能な「宇宙エレベーター」は、ロケットに比べ、运搬効率が良く、経済的で、环境への影响が少ない输送手段として期待されている。

地球上に构筑する限り、建设物は自重によって壊れる限界点があるが、宇宙へと伸びるタワー「宇宙エレベーター」は、理论的には実现可能とされていたものの、地球と宇宙を结ぶケーブルに必要な「軽さ」と「强度」のある素材が存在せず、梦物语にすぎなかった。しかし1991年に、軽くて强い素材カーボンナノチューブが発见され、宇宙エレベーター実现の可能性が高くなった。

イメージ动画
解説动画

宇宙エレベーターの仕组み

地球を周る人工卫星は、地球の重力に引っぱられても落ちない速度で周っているため、高さを维持し続けている。赤道の上空约36,000办尘にある人工卫星は、地球の自転と同じ速度で周っていて、地球からは同じ位置に静止しているように见えることから、「静止卫星」と呼ばれている。この静止卫星から、バランスをとりながら地球侧と宇宙侧にケーブルを延ばし、人や物资を输送できるようにしたものが、宇宙エレベーターだ。

全体构成

全体构成図

宇宙エレベーターの全长は96,000办尘。地球上の発着点がアース?ポート、静止轨道上には、最大规模の駅、静止轨道ステーションがある。これらメイン施设のほかにも、高さの特性を活かした施设をつくることができる。火星や月と同じ重力になる火星重力センター、月重力センターでは、それぞれの重力环境を利用した実験や研究を行う。低轨道卫星投入ゲートでは、地球から运んだ人工卫星を高度300办尘の低轨道に投入する。静止轨道ステーションは大规模な宇宙太阳光発电システムを设置し、静止轨道を周回する静止卫星の投下入も可能だ。静止轨道より宇宙侧には、太阳系の惑星探査や资源採掘のための施设を建设。一定の高さから宇宙船を放出すると、周回速度を利用して地球の重力圏から脱出させ、地球からよりもはるかに容易にほかの惑星の轨道に入れることができる。

宇宙エレベーターの建设方法

  1. 1.工事に必要な材料を数回に分けてロケットで打ち上げ、低轨道上で建设用宇宙船を组み立てる。
  2. 2.建设用宇宙船は、电気推进を利用して地球を周回しながら上昇し、静止轨道に到达して地球の自転と同じ速度で周りはじめる。
  3. 3.建设用宇宙船が所定の位置に到达すると、先端にスラスターを取り付けたケーブルを繰り出しながら上昇。ロケット打ち上げから约8ヵ月でケーブルは地表に到达し、高度96,000办尘まで上昇した宇宙船はカウンターウエイトになる。
  4. 4.工事用のクライマーが、补强ケーブルを贴りつけながら上昇し、最上部でカウンターウエイトになる。约500回の补强を行いケーブルが完成すると、重さ100迟のクライマーが使えるようになる。
  5. 5.完成したケーブルを使って静止轨道まで部材を运搬し、静止轨道ステーションを组み立てる。
  6. 6.その后、各施设を并行して建设する。

アース?ポート

アース?ポート外観

地球上の宇宙への発着场となるアース?ポートは、赤道上に、陆上と海上に分けて建设する。陆上部分は、宇宙エレベーターの监视施设のほか、世界から人や物资が集まる広大な空港やホテル、宇宙开発に関係する公司の研究所や工场などが集まった街になる。海中トンネルで结んだ海上部分には、クライマー発着场、出発?到着ロビー、管理施设のほか、格纳库、修理工场、仓库、研究开発センターなど、アース?ポートの要(かなめ)となる施设が建设される。

直径约400尘の海上施设は、最下部に造られた中空のコンクリートの浮力で、海に浮かんでいる。宇宙へと延びるケーブルを固定している部分では、海水を利用したバラスト调整システムによって、ケーブルにかかるテンションを制御している。

静止轨道ステーション

静止轨道ステーション外観

静止轨道ステーションでは、大規模な宇宙太陽光発電や宇宙環境を活かした研究開発などを行なうほか、地球からの観光地としても利用される。静止轨道ステーションは、ユニットを組み合わせた縦に長い形をしている。同じ形の基本ユニットを使うことで、輸送や組立てを単純化。拡張することや、故障した際に取り換えることも容易だ。

输送の际には、3つのユニットを连结し、クライマーで牵引。金属パネルと膜のハイブリッド构造のユニットは、输送时は叁角柱の形をしているが、静止轨道上で、圧缩空気を入れ、体积が6倍の六角柱の形に膨らませて使用する。

工期について

宇宙エレベーターの実現のために克服しなければならない問題は沢山ある。これらの問題が解決され、カーボンナノチューブ製のケーブルやクライマーの開発が終了し、2025年にアース?ポートの着工ができれば、25年間の建設工期で、2050年から静止轨道ステーションの供用が開始できる、と考えている。

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