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>浮力は体積によって増えますが重量となる皮は表面積に比例するので今回のもかなり巨大ですが、さらに巨大化する。
実は今回の気球のような単純な構造では, 皮の重量は気球の大きさに対しておおよそ2乗の割合で増えていくので限界が有ります. というのも, 皮にかかる張力が通常は気球の断面積に比例するためです.
これを解決したのがカボチャ型気球という物で, 張力材と気嚢の組み合わせという構造により, 気嚢部分の膜に一定以上の張力がかからないように工夫されています.(日経サイエンス2000年3月号の記事 [nikkei.co.jp]が詳しいです)
NASAではこの超低圧下でも使用可能という特性を利用して, 火星大気圏での長期観測に利用することを考えているようです.
いや、気球単体ならともかく、人間などのペイロードを含めて高高度まで上がるのは困難、という話ではないかと。
ちなみに国際宇宙学会 [ists.or.jp]では、Technical Sessionのカテゴリとして
(m)Space Sciences and Balloons Engineering, Instrumentation and Observation for Balloons, Rockets and Satellites
Engineering, Instrumentation and Observation for Balloons, Rockets and Satellites
コリオリ力で地球自転の反対方向へ飛ばされて燃え尽きると思われ。
# こう考えると軌道エレベータも大変そうだな
ペガサスロケット [nasda.go.jp]ですね. 小型・低軌道向け衛星打ち上げシステムとしては, 現在コスト・信頼性の両面で最も成功している物の一つです.
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弘法筆を選ばず、アレゲはキーボードを選ぶ -- アレゲ研究家
ところで (スコア:1)
気球みたいなもので原理的には
どの高さまで行けるもんなんですか？
＃私もダメな人の一人ですね。
Kiyotan
Re:ところで (スコア:2, 参考になる)
一応高度10,000kmまで行っても「あるといえばある」という状態らしいので「原理的には」低軌道衛星よりも高い高度に到達できちゃいますが…
浮力と重量のバランス次第なので人間を乗せなければまだまだずっと上までいけます。
重量以外の要素としては気球内部のガスを非常に希薄にすれば原理的には高度を稼げるはずですが、最初からガスが希薄だと地上では外気の方が圧力が高くて気球が潰れてしまいます。
なので高度の上昇に合わせて次第にガスを抜いていくのだと思いますが、今度は降りるときには「重量＞浮力」となるまでガスを抜く必要があります。そうなると今度は地上付近では外気圧によって浮力はほとんどゼロになり自由落下状態になるのでブレーキとなる浮力を得るためにガスを補充する必要がある。
なるほど、高度記録を狙うなら帰りのためにガスを余分に積むよりは人間が飛び降りた方がよさそうですね。
で、今回の話では結局飛び降りるのでしょうか？
気球で帰って来なければ記録として認められないのかな？
さらに高度を稼ぐ方法としては
・気球の大型化
浮力は体積によって増えますが重量となる皮は表面積に比例するので
今回のもかなり巨大ですが、さらに巨大化する。
・多段化
かなり無茶なアイディアですが、高空では風速は速いが気圧が低い分
風圧は少ないので高空用により軽量化した気球を別に用意する。
高空用の気球は風圧の問題などで地上では展開不可能なサイズに
大型化することもできます。
上空で安全に気球を切り替えることができるかどうかという点と
気球で帰ってくるのが不可能なのが問題。
・ロケットガール [asahi-net.or.jp](^^;
人間の軽量化も有効ですよ、ええ。
ほとんど頭の中でシミュレーションしただけ書いているので、つっこみをよろしくお願いします。
うじゃうじゃ
カボチャ気球 (スコア:2, 興味深い)
>浮力は体積によって増えますが重量となる皮は表面積に比例するので今回のもかなり巨大ですが、さらに巨大化する。
実は今回の気球のような単純な構造では, 皮の重量は気球の大きさに対しておおよそ2乗の割合で増えていくので限界が有ります. というのも, 皮にかかる張力が通常は気球の断面積に比例するためです.
これを解決したのがカボチャ型気球という物で, 張力材と気嚢の組み合わせという構造により, 気嚢部分の膜に一定以上の張力がかからないように工夫されています.(日経サイエンス2000年3月号の記事 [nikkei.co.jp]が詳しいです)
NASAではこの超低圧下でも使用可能という特性を利用して, 火星大気圏での長期観測に利用することを考えているようです.
Re:ところで (スコア:1)
ロケットガールの野尻氏の『ふわふわの泉』に、同様の
アイデアの多段式超超高度真空気球(製造プラント)の話
が出てきます。そのスジに興味の人はチェックしましょう。
IN EARTH AND SKIE AND SEA STRANGE THYNGES THER BE.
Re:ところで (スコア:1)
やっぱり誰か考えているもんだなあ。
チェックしときます。
うじゃうじゃ
だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
ならば衛星をロケット打ち上げるなんていうハイリスクなことしないで気球でかなり上まで上げちゃってそれから微調整すれば良いんじゃないかと思ったんだが、そういうのできない?
# 失敗した場合はものによっては風船爆弾になりそうですが。(笑)
(´д｀;)
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
いや、気球単体ならともかく、人間などのペイロードを含めて高高度まで上がるのは困難、という話ではないかと。
ちなみに国際宇宙学会 [ists.or.jp]では、Technical Sessionのカテゴリとして
というのがあるんで、きちんと認知されている模様。Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
細かいつっこみで申し訳ないが、気球単体でも皮の重さをゼロにできないと理論上の上昇限度には達しないという罠がある。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
あるいは静止衛星軌道まで上昇するとか？でも、そこまでたどり着くころまで角速度は地球の自転が反映されないか。
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
コリオリ力で地球自転の反対方向へ飛ばされて燃え尽きると思われ。
# こう考えると軌道エレベータも大変そうだな
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
>
> # こう考えると軌道エレベータも大変そうだな
軌道エレベータの場合を考えると、資材を上に移動させる過程では時点と反対方向(西)へ引っ張られることになりますが、そのときに手を離さなければ結果的にその高度での「地球の自転と同期した角運動量」を得ることになります。
要は上に運ぶときにかかる力を考慮して一度に運ぶ質量や運搬時の上昇速度を建設中の構造が耐えられる範囲にすればいいわけで、設置場所が赤道直下であれば構造物そのものにはコリオリ力は働きません。
＃赤道直下でない場合はどうなるか自信がない。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
衛星になるには軌道速度が必要なので、微調整とはいえないんじゃないかと。
X-1 PRIZEにエントリーしているどこかのチームに、1段目を気球にしておいて、高高度から2段目をうちあげるという設計のものがありますが、これは逆にハイリスクのような気がしますしね。
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
軌道速度を得るために横方向の加速が主になるのは十分に空気が希薄になってからのこと。
飛行機などほかの手段に比べるとロケットの推力だけで上昇するのはかなり効率の悪い手段なので、爆撃機の翼下にロケットを吊り下げて高空でロケットを発射する方法もあるようです。（検討中か実際行なわれたかは知らない）
飛行機よりは気球の方が重いロケットを運べるだろうという考え方で出てきたアイディアでしょうね。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
ペガサスロケット [nasda.go.jp]ですね. 小型・低軌道向け衛星打ち上げシステムとしては, 現在コスト・信頼性の両面で最も成功している物の一つです.
Re:ところで (スコア:1)
大気成分は高度により異なり(上に行くほど軽い原子/分子が増える)、ここらで平均分子量が5程度となるそうですので(Heは4)。
ってことは、水素原子気球なら限度が無いことになりますね。なお、このための気球の皮はこの高度での気温、1000Kに耐えねばなりません。:)
Re:ところで (スコア:1)
むむ、構造重量ほかを無視してもっとくだらないことを考えると、
・通常の気球（地表付近）の最上部に何万kmものなが～い棒を固定する。
構造重量を浮力で支えていれば「気球」と呼べるとすれば、棒の最上部の到達高度いくらでも。（倒れるってば）
・どんなに外圧がかかっても絶対に潰れない気球を作り、内部を真空に。
こんなの言い出したら何でもありだけど。
うじゃうじゃ
Re:ところで (スコア:1)
>・どんなに外圧がかかっても絶対に潰れない気球を作り、内部を真空に。
まさしく「ふわふわの泉」。是非一読を。
まぁ、あちらでは現実的(?)に到達高度100kmに留めておりますが。(笑
Re:ところで (スコア:1)
うひゃあ！
またかぶってしまいましたか。(^^;
これは早く読まねばっ！
うじゃうじゃ