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それは発想が貧困. 冥王星ぐらい遠いのなら一旦地球軌道内に向けて進み, その間に太陽電池を使って加速して所要の速度を得るという軌道も考えられます. 地球軌道外の天体に行くからって馬鹿正直に軌道外に打ち上げる必要は全く無く, 例えばカッシーニ [planetary.or.jp]なんかは金星をスイングバイして土星まで行っていますし, ガリレオ [planetary.or.jp]に至っては地球軌道内を2回も回ってから木星に行っています. 冥王星クラスの深宇宙ミッションでイオンエンジンによる加速も加えたら, 前述した例の様に1年以上も地球内軌道にとどまることはありませんが, それでも数か月間は加速に必要なエネルギを得られるでしょう.
もちろん火星以遠まで行ったら太陽電池は使い物にならないでしょうが, それまでに加速を終了させれば良いだけの話です. 後のミッションでの加速に余分な質量が邪魔というのであれば切り離せば良いだけであって, これは従来の多段式ロケットと全く同じです.
というか、もし仮に重量を増やせるのなら、エンジンを積むよりも、 観測機器を積みたいんじゃないかなあ。
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一つのことを行い、またそれをうまくやるプログラムを書け -- Malcolm Douglas McIlroy
超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:5, 参考になる)
日本の探査機「はやぶさ」が獲得したイオンエンジンによる
巡航運転が出来れば化学エンジンより早く到着するかもしれませんね。
加速度は低いですが燃費が１０倍以上良いので、
「はやぶさ」に内蔵している燃料だけでロケット１段分の
速度を得れるそうです。
イオンエンジンには電気が必要ですが、
パイオニア１０号やボイジャーにはアイソトープ電池が
使用されています。機体からポールのような物が伸びて
先端に円筒形のようなものがついているのがそれです。
なんでも、放射性同位元素の崩壊時にでる熱を
熱電対で受けて温度差で発電するそうです。
温度差が得れる遠い宇宙に丁度良いそうです。
３０年持っている電池ってのが凄いですね。
プルトニウム電池（アイソトープ電池）のイオンエンジンだったら
原子力探査機ってことになるのかな？
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:5, 興味深い)
完全に初期加速型ですね。
地球軌道を離れる人工物体としてはもっとも高速です。
打ち上げロケットはAtlas V 551で、これはH-IIAの
ほぼ2倍の打ち上げ能力を持っていますが、これを使って
500kgに満たない(はやぶさよりも軽い)探査機を打ち出します。
> 日本の探査機「はやぶさ」が獲得したイオンエンジンによる
> 巡航運転が出来れば化学エンジンより早く到着するかもしれませんね。
イオンエンジンの電力を賄うためには大型で重い原子力電池が
必要になりますから、原子力電池の重量まで含めて考えれば、
必ずしもイオンエンジンの方が軽くなるとは限りません。
New Horizonにも原子力電池は搭載されていますが、
探査機の消費電力は200Wと、徹底的に低消費電力化を行っています。
加えて、失敗したときに放射性物質をまき散らす可能性がある
原子力電池の搭載は政治的にもいろいろと難しいところがあるので、
大型の電池は使いにくいという事情もあるでしょう。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
による加速を行う(不要になった時点で切り離して質量を
削減すれば、以降のmassは節約できる)か、いっそのこと
ソーラーセールで加速すれば良いのかも知れませんね。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:2, 参考になる)
> による加速を行う(不要になった時点で切り離して質量を
> 削減すれば、以降のmassは節約できる)
太陽電池パネルを使ったイオンエンジンは、この手の深宇宙ミッションには向きません。
太陽からの距離が地球-太陽間の2倍になったら推力は1/4に、4倍になったら1/16になるので。
4倍の距離まで使ったとしても、冥王星までの行程のたった10%です。
離れても推力を維持したければその分大きな面積の太陽電池パネルが必要になり、重量に跳ね返ります。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:3, 参考になる)
それは発想が貧困. 冥王星ぐらい遠いのなら一旦地球軌道内に向けて進み, その間に太陽電池を使って加速して所要の速度を得るという軌道も考えられます. 地球軌道外の天体に行くからって馬鹿正直に軌道外に打ち上げる必要は全く無く, 例えばカッシーニ [planetary.or.jp]なんかは金星をスイングバイして土星まで行っていますし, ガリレオ [planetary.or.jp]に至っては地球軌道内を2回も回ってから木星に行っています. 冥王星クラスの深宇宙ミッションでイオンエンジンによる加速も加えたら, 前述した例の様に1年以上も地球内軌道にとどまることはありませんが, それでも数か月間は加速に必要なエネルギを得られるでしょう.
もちろん火星以遠まで行ったら太陽電池は使い物にならないでしょうが, それまでに加速を終了させれば良いだけの話です. 後のミッションでの加速に余分な質量が邪魔というのであれば切り離せば良いだけであって, これは従来の多段式ロケットと全く同じです.
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:1, 参考になる)
> もちろん火星以遠まで行ったら太陽電池は使い物にならないでしょうが, それまでに加速を終了させれば良いだけの話です.
それでは、推力が極端に低いかわりに長い時間をかけてゆっくり加速するというイオンエンジンの長所を生かせませんね。
たとえばはやぶさの場合、60数kgの推進剤を消費するのに3年近くかかります。数ヶ月しか使えないのでは得られる加速もそれなり。推力を増やすためにエンジン数を増やしたり大型のエンジンを使うなりすれば、その分エンジンが重くなっていきます。
こういうミッションには、もう少し推力密度の高いホールスラスター等の方が向いているでしょう。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
放熱も速やか？
でなければ向きを変えて回避するんでしょうか。
薄膜化した太陽電池ならソーラーセイルという別のメリットも。 (スコア:2, 参考になる)
宇宙大航海時代の扉を開く鍵は帆船です。
http://www.isas.ac.jp/ISASnews/No.288/mission-05.html
実は、来年度の予算承認待ちだとか・・・。
お家芸？のイオンエンジンとソーラーパネルを兼ねたセイルの
複合推進機関とは、例えて言うなら動力帆船でしょうかね。
薄膜大面積の太陽電池を生かし、外惑星探査に付きものの
原子力電池を使わないっていう新機軸にも注目でしょう。
野心旺盛で飽くなき挑戦に心躍ります。
（原子力電池に使われるプルトニウムは日本じゃ不要な物議を
醸すだけで、ただでさえ資金とマンパワーの限界で働く
スタッフに余計な労力を使わせるのを避けたいというのが本音
に近いだろうけど。（米国でもカッシーニ打ち上げ時と地球
スイングバイの時は一部市民団体が騒いだらしいが、日本じゃ
どうなるか容易に想像が付きそうだ。））
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
>探査機の消費電力は200Wと、徹底的に低消費電力化を行っています。
http://mext-atm.jst.go.jp/atomica/08040208_1.html
を見るといくら原子力と言っても寿命と発電量はそれなり
です。今回の電池はかなり大容量なもののようです。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:3, 参考になる)
はやぶさよりも軽いんですな こちらのサイトに結構詳しいことが書かれてますんで ご一読を http://www.infobears.ne.jp/athome/cactus/pluto.newhorizons.htm [infobears.ne.jp]
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:3, 興味深い)
部分が、（地球・太陽からみて）冥王星の裏側に回れるという点ですね。
「スペースサイト！」の方にも図がありますが、ちょっと小さくて読みづらい。
英文ですが、こちらにも色々載っています。↓
Final Environmental Impact Statement (Vol. I) [PDF] [nasa.gov]
最速コースでいけた場合…
- 冥王星による地球の隠蔽 2015/07/14 13:10:44
- シャロンによる地球の隠蔽 2015/07/14 14:37:35
このとき、地球とやり取りしている電波は冥王星の大気を通過します。（先日のストーリー [srad.jp]
にもありましたが、シャロンに大気があればそちらも）
短い時間に慌しく観測を行うわけですが、これでいろいろな知見が得られるはずです。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:1)
民生転用の効きそうな技術なのかなあ。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
核分裂の速度を制御しているとも思えないので、
また余剰電力を蓄えるほどのバッテリーも積んでいるとは思えないので、
いくら節約しようと寿命には影響しないだろうと想像するのですが。
無論、電池は小さく軽いに越したことはないので、
省電力も図られていることは間違いないと思いますが。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:3, 参考になる)
電気を使おうが使わまいが、理論上は30年経ってもおよそ80%の発電能力は期待できますね。
ニューホライゾンズの場合、スペック上は10年で83%ぐらいに下がってますけど…
冥王星軌道おおざっぱに地球の40倍の距離、太陽からのエネルギーは1600分の1になり、
ここまでくると太陽電池なんかは使い物ならないので、外惑星探査には原子力電池は必須、と。
今、なんだかISASのページにアクセスできないのでうろ覚えで書きますが、はやぶさの発電能力は500Wほどだったと思うので、
ニューホライゾンズの原子力電池は11kgで240W [moon.jaxa.jp]と比べると、
搭載プルトニウムを3倍ほど増やせば、
はやぶさクラスのイオンエンジンも駆動可能でしょう。
あとは、電池・推進剤・イオンエンジン本体の追加による質量増加で
初期加速が遅くなるぶんとのトレードオフですけど、
それほど悪くない選択な気がします。
プルトニウム30kgの打ち上げに対する国民感情を気にしなければ…
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
イオンエンジンの消費電力は3基フルで1000Wです。
> ニューホライゾンズの原子力電池は11kgで240Wと比べると、
> 搭載プルトニウムを3倍ほど増やせば、
> はやぶさクラスのイオンエンジンも駆動可能でしょう。
プルトニウムだけ増やしても・・・
シールド、熱電対、放熱系等を含めたRTG全体の重量は56kgで、
これが発生電力倍になります。
そもそもNew Horizonsは探査が主目的で、工学実験衛星の
はやぶさとは違いますから、確実に探査を成功させるために、
大型ロケットで打ち上げ、実績のある化学ロケットで
初期加速を与えるのがベストと判断したのでしょう。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:2, 参考になる)
イオンエンジンとかの質量も考えないと意味ない(で、昨日はisas.jaxa.jpに繋がらなくて調べがつかなかった)ので割愛して、
その後
> プルトニウム30kgの打ち上げに対する国民感情を気にしなければ…
ってネタのためにプロトニウムの質量だけ書いたのでした。中途半端で済みません。
で、今日はisas に繋がったので、改めて数値を調べてみました。
> > はやぶさの発電能力は500Wほどだったと思うので、
> イオンエンジンの消費電力は3基フルで1000Wです。
じゃあ、500Wはイトカワ到着時の発電能力だったかな、と調べてみたら
はやぶさの太陽電池は700kWでした。 [isas.jaxa.jp]
桁が違うじゃん…
イオンエンジンは本体59kg、推進剤60kg [isas.jaxa.jp]なので、それと電池が56kg×4個追加で、
400kgほど増やせばイオンエンジン駆動にはできそうですね。質量が増える分加速は悪くなるでしょうけど。
> そもそもNew Horizonsは探査が主目的で、工学実験衛星の
> はやぶさとは違いますから、確実に探査を成功させるために、
> 大型ロケットで打ち上げ、実績のある化学ロケットで
> 初期加速を与えるのがベストと判断したのでしょう。
いや、そもそもの話は「イオンエンジンな探査機であとから打ち上げて追いつけるか?」 [srad.jp]というものですから。
ニューホライゾンズは軽くすることで、打ち上げ用ロケットで冥王星に着くだけの加速を得るようにしてるのに対し、
これだけ重くても、軌道まで上がればあとはイオンエンジンで加速できますので、場合によっては、
さらに観測機器を積めるようになるとか、
選択肢としては検討する意味あるんじゃないでしょうか。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
> はやぶさの太陽電池は700kWでした。
> 桁が違うじゃん…
んなバカなｗ
本家のページでそんな値が載ってると何を信じていいかわからんが、
この資料 [www.jaxa.jp](PDF)の2枚目には2.5kWとある。
こんなもんでは？
いつもの事ながらNASA/JPLが羨ましい。 (スコア:0)
打ち上げ機会が極めて数少なく、しかも非力なロケットに
全てをつぎ込まざるを得ず、工学試験と科学探査の極限
の両立を常に求められ、一発勝負のミッションに常にのるか
そるかの大博打を打たざるを得ない我がJAXA/ISASが見たら、
ニューホライズンズはとっても贅沢な探査機なんでしょうね。
しかも、シャトルを除いてもっともペイロードのあるロケット
まで惜しげもなく投入・・・極東の島国で見かけるような神風
ミッションじゃなくて、惑星探査の為だけに。
・・・・・今の日本じゃとても考えられない。
十分の一でもいいから、我が国もその環境になってくれれば・・orz
そうすれば、JAXA/ISASのスタッフのデスマーチも幾分か軽減
されるでしょう。
彼らならきっと見返りにもっと凄い事をやってくれるはずだ。
Re:超遠距離こそ「はやぶさ」の技術が生きる (スコア:0)
ということでしょう。プルトニウムの量（打ち上げ失敗の際のリスク）が増えて、
かつ、探査機の故障や失敗の確率が少しばかり上がるかもしれないけど、
それでも早いほうがいい？ということだと思います。
というか、もし仮に重量を増やせるのなら、エンジンを積むよりも、
観測機器を積みたいんじゃないかなあ。
省電力化 (スコア:1)
- 機体にセントリーノロゴ
- NASAのエンジニアは未だにCOSMACを愛用
- 冥王星に着いてからは反物質反応によりエネルギーを調達
さて、どれだ?