「宇宙エレベータが直面する「揺れ」の問題」記事へのコメント

宇宙エレベーター怖い

[Anonymous Coward]

デブリ以外にも鳥や気象現象や風化でダメージ受けまくりそうな気がするんですけど
そういう点は誰か考慮してるんでしょうか。もし静止軌道までの距離ｘ２もの長さのリボンが
切れたときのことを考えると物凄く怖いんですが。地上に甚大な被害をもたらしたりしないんですか？

Re:

[tarosuke (2403)]

足元(大気圏内)が切れてもさほど問題はないだろうな。だけど何にしてもCNTなんかじゃダメだろう。

CNTみたいに閉じた分子だと「横」には十分な強度では接着できないのでテーパー構造を作れない。テーパー構造を作れないということはすなわち重量がほとんど無駄になる。それは中央部に応力が集中することと同義。中央部はもっとも切れてはいけない部分だがそこが最も切れ易い。

これは材質の限界がどうこうというような話であるから「編んでどうこう」などという摩擦力レベルではてんで話にならない。なのでCNTなんかで作るとするなら全長に渡って全ての繊維(CNTのだ!)をファ

Re:宇宙エレベーター怖い

[Anonymous Coward]

繊維状のものではテーパー構造は作れない、とのことですが・・・

繊維を静止軌道から垂らしたとします。繊維には自身の重量によるテンションが発生し
この力は高度が上になるほど強くなり、どこかの高度までくると繊維の強度がテンションに
まけて切れてしまうことになります。

これを防止するためには、繊維が切れてしまう高度に来る手前のテンションが小さい段階で
２本目の繊維を登場させて力を分散させればよいのです。

ということで、２本目の繊維を１本目が限界になる高度のすこし下まで静止軌道から垂らします。

１本目と２本目の結合方法は、接着でも編みこみでも構いませんが、ご指摘の通り結合構造
自体が繊維に余分な負荷をかけることになるので、その負荷まで見込んで２本目に分岐する
高度は十分余裕をもって低く設定することになるでしょう。

繊維が２本になっても、またどこかの高度で繊維が自重のテンションに耐えられなくなりますが
そのときにはさらに追加の繊維を静止軌道から垂らして、繊維の強度に余裕のある高度で結合
していき、２本を４本に、４本を８本に・・・としていけば繊維で作ったテーパ構造はいずれ
切れることなく静止軌道まで到達します。

結局、クモの糸でも藁でもテーパ構造を構成して静止軌道に到達できるが、弱い繊維だと
到達時点での本数が天文学的になるから現実的ではない、ということではないでしょうか。

あと、切れた後の静止軌道より外の部分は近地点が静止軌道より外にある楕円軌道に入るので
地球に落ちてくる心配は無いですから、ご安心を。

Re:宇宙エレベーター怖い

[tarosuke (2403)]

CNTはそれ自体では軌道エレベータ構造になれるくらいの強度はあり得るらしい。だから1本目はOK。
でも繊維同士の接着強度が低いので、その2本目以降が十分な強度では1本目にくっつかないという問題なのです。

CNTは炭素原子の「腕」を全部使ってるから化学的結合を作れないけど、軌道エレベータで必要とされているのはCNT自身が示しているようにその化学的レベルの結合強度なのだから。

もっとも、欠陥がないように作ればポリエチレンだってそれに近い引っ張り強度が出るから、結合の余地がある分そっちの方が有望だろうね。逆にCNTだとその欠陥が出にくい。接着しにくいという問題の性質自体に因ってね。そういう意味ではCNTにナトリウムあたりを入れて「腕」を増やすという手もある。
# だけど欠陥が出易くなるというジレンマ。

なのでCNTみたいな作りにくい材料よりポリエチレンの欠陥をなくす方が有望な気もする。あるいは逆に思い切り交差結合させるとか。

>落ちてはこない
それもそうか。しかし墓場軌道の廃棄衛星を蹴散らすだろうなぁ...。

Re:宇宙エレベーター怖い

[the.ACount (31144)]

CNT の一部をダイヤモンド結合にして分岐すれば良いのでは？

--
the.ACount

Re:宇宙エレベーター怖い

[tarosuke (2403)]

そんな面倒な事するくらいなら全部ダイアモンドにする方がよいだろうな。結合が変化する部分はどっちにとっても欠陥だし。
# ダイアモンドの引っ張り強度にもよるけどそんなに弱いとは思えないし。

Re:

[Anonymous Coward]

まったくの素人考えで申し訳ないけど
CNTとポリエチレンでFRPを作ればどうなるの？
繊維と母材との混ぜ方を既存のものからさらに工夫する必要がありそうだけど
その辺を加味しても見当違いな質問？

仮想の話なので手間やコストは度外視の方向で･･

Re:宇宙エレベーター怖い

[tarosuke (2403)]

FRPって面のための構造で、単純な引っ張りにはあんまり意味がないんじゃないかな？
# 引っ張りに対抗するにはその方向に繊維を揃える必要があって、そうすると繊維を並べてるのと大差ない。

あと、CNTとポリエチレンじゃ引っ張りに対する硬さが違うので振動が加わってるとバラバラになりそう。
# どっちみちCNTは接着困難だし。

それにFRPはそもそも修理困難だよ。

Re:

[Anonymous Coward]

そうなんですか･･
鉄筋コンクリートみたいなノリで、樹脂モノと繊維モノ組合わせて両方のいいトコ取りが出来ればと思ったんですが
簡単にはいかないみたいですね。
ありがとうございました。

Re:宇宙エレベーター怖い

[tarosuke (2403)]

鉄筋コンクリートは負荷が「曲げ(=引っ張りと圧縮)」で引っ張りに強い鉄と圧縮に強いコンクリートの組み合わせで、特性の違う材料を組み合わせているのがミソなのです。また、化学的にもコンクリート内部はアルカリ環境で鉄が錆びないという絶妙な組み合わせになっています(コンクリートはかなり水分を含んでいるのでアルカリ環境でなければ錆びます)。
# コンクリートは結構スカスカでん十年スパンでは浸水を許すので半永久的に持ったりはしませんが。