・太陽発電衛星(SPS = Solar Panel Satellite)を用いたエネルギー供給システムの構築
【目的】火星で稼動するロボットなどへのエネルギー供給
■地球軌道上でのSPSはエネルギー問題解決の切り札 01/11/11 (日) 18:52
有人火星探査では、探査船はブロック毎に分割されて地球衛星軌道に打ち上げられ、軌道上の基地で組み立てられた後、火星へ出発する事になると思われる(アポロ月計画のように直接地上から火星に向けて出発するのは現実的ではないだろう)。
探査船が火星へ向かうと、探査船が帰還するまでの1〜2年間、軌道上の基地では余剰電力が生じるだろう(探査船が帰還するまで、軌道上の基地を放棄しておくわけにはいかないので)。その余剰電力を地球にマイクロ波送信する本格的な実験が行える。
また、火星探査中の電力も、火星衛星軌道上の太陽発電衛星から供給される可能性が高い(巨大な太陽電池パネルをつけたまま火星に着陸するのは現実的ではないだろう)。火星探査船が出発する前に、地球軌道上から地表に向けての送電実験は、かなり本格的に行われると思われる。地球軌道上から送られるこの電力は、地球の資源・環境・エネルギー問題の根本的解決への第一歩になりうる。
■RE:いきなりの地球軌道上での実験には疑問 01/11/14 (水) 10:15
私は、衛星設計コンテストで「金星に気球を浮かべ太陽光発電衛星で気球に電力を送信して金星上空で長期間の浮遊を可能にする」というアイディアで出場しました。しかし、衛星のマイクロ波送信アンテナの口径などに大変な問題点があり、審査員の先生方に見事に突っ込まれてしまいました……。火星の地表面で動くロボットなどにエネルギーを送信するという点では、類似していると思うので何か協力できたら嬉しいです。
私も太陽発電衛星(SPS)プロジェクトに賛成で、事業団や三菱電機などでSPSのシステム設計を開始するようですが、いきなり地球上で実験するのはどうかと思っています。なぜなら、今まで地球上に無かったエネルギーを地球以外のところから無理やり地球に送ることによって地球のエネルギーのバランスが崩れてしまう恐れがあるから。というのが1点、もう1点はやはり環境問題。そのほかにも不安要素は幾つかあるのですが、その不安要素も含め、他の惑星で実験的に運用することが必要だと思っています。地球軌道上ではそれからでは遅いのでしょうか? ということで火星軌道上でのSPSについて大賛成です。
■RE:太陽発電衛星について 01/11/14 (水) 23:40
マイクロ波送信アンテナの問題というのは、大きさですか? どの位の波長を使うんでしょうか? 金星大気ではどの位のロスを予想しているのでしょうか? 手元に資料がないので…スミマセン。
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なぜなら、今まで地球上に無かったエネルギーを地球以外のところから無理やり地球に送ることによって地球のエネルギーのバランスが崩れてしまう恐れがあるから。
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この点だけについては、杞憂ではないでしょうか。化石燃料を燃やす(化学エネルギーとして眠っていたエネルギーを開放する)ほうが、よほど、地球上に無かったエネルギーを無理やり地球上にバラ撒いているような気がします。二酸化炭素や硫化物や紛争までバラ撒いてるし……。効率という点でも、電力として使われるエネルギーと地球上に放たれるエネルギーの比を考えると、マイクロ波送電のほうが環境に優しいという気もします。もちろん楽観的すぎると言われればそれまでですが……。
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他の惑星で実験的に運用することが必要だと思っています。
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『運用』という点では異存はありません。私もいきなり地球上で本格運用する事に関しては、大きな不安があります。ただ、いきなり、火星軌道上で実験するにはコストもリスクも大きすぎるので、研究室レベルの研究→気球による予備実験→地球軌道での実験→火星軌道での運用試験、という流れになるのではないかなぁ……と思うのですが。で、初の有人火星探査を考えた時、関連して、地球軌道上でSPSの実験をする事は、十分検討されるべき事ではないかなぁ……と思います。
■RE:太陽発電衛星について 01/11/15 (木) 20:15
送信アンテナ、周波数、金星大気での減衰についてですが、私の場合、SPSを金星の高度8500kmの円軌道に乗せるので、そこから100W近くの電力を直径1mの気球に送信するためにはアンテナの口径が数百kmになってしまいます。そこで、いろいろ試行錯誤はしてみたのですが、うまく説明する(ごまかす?!)事ができず、突っ込まれてしまったわけです。周波数は2.45GHz。これは現在、地球上での実験で用いられている周波数です。金星大気での減衰はハッキリ言ってわかりません。金星の硫酸の雲による減衰などについての実験データがないからです。今回は地球と同じ減衰率と仮定して計算しました。
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いきなり、火星軌道上で実験するにはコストもリスクも大きすぎるので、研究室レベルの研究→気球による予備実験→地球軌道での実験→火星軌道での運用試験、という流れになるのではないかなぁ……と思うのですが。
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私もそのつもりでしたが言葉が足りませんでした。
余談ですが、太陽光発電衛星(SPS)はSolar Panel SatelliteではなくSolar Power Satelliteではないでしょうか? それとも何か意図があるのでしょうか?
■RE:太陽発電衛星について 01/11/16 (金) 18:06
アンテナの口径は指向性の問題でしょうか? 2.45GHzだと波長は12cmくらいですね。私が学生時代に考えたのは、口径1mで波長0.69μmの赤色レーザーを地球静止軌道(高度36000km)から発振すると地表での拡散は約2cmというものでした。ただ、この場合、大気中で15%ほどロスします。つまり、大気がそれだけのエネルギーを吸収してしまうワケで、環境にとっては最悪。「これは送電線使うしかないなぁ」と頭を抱えた覚えがあります(当時、マイクロ波を使うアイデアは思いつかなかった……。なお、大気中でのロスは高校地学の資料集の値を参照)。
それにしても、すでに地球上で実験がされていたのですね。不勉強でした。
ちなみに、直径数百kmのアンテナなんて、SF読んでれば、いくらでも出てくるのになぁ……。その審査員の先生方も夢がない(苦笑)。SF作家ロバート・L・フォワードのレーザー帆推進(地球軌道から超強力レーザーを宇宙船に照てその反動で宇宙船が進む)では、『恒星間』宇宙船の『帆』は直径1000km。約10光年離れた恒星の探査に、往復約51年(地球時間)かかる…というのもあります(驚嘆)。(『SFはどこまで実現するか(講談社ブルーバックス)』参考)
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余談ですが、太陽光発電衛星(SPS)はSolar Panel SatelliteではなくSolar Power Satelliteではないでしょうか? それとも何か意図があるのでしょうか?
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そう言われてみれば……。何か意図があるのかな?
私は、ただ単に、最初の『Basic Tactical Plan (Brain Storming in Japan) 』からコピー&ペーストしただけですので。でも、Solar Panel SatelliteだとSolar Power Satelliteよりも、太陽『光』発電というニュアンスが伝わりやすいかも知れませんね。
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