地球表面の3分の1Gで壊れてしまうラブルパイル小惑星でもカーボンナノファイバーの網に詰め込めばスペースコロニーの様な円筒を成形することも可能ってホンマでっか？遠心力で網に張り付くのは有ると思いますがビルや道路を成型するのは重機？３Dプリンター？以下、機械翻訳。
小惑星に都市？理論的には機能する可能性があります
2022 年 12 月 8 日
小さな小惑星の周りを回転する宇宙の大きな灰色の円柱を示す図。ロチェスターの研究者は、彼らが「非常に理論的な」論文と見なすもので、超軽量で高強度のカーボンナノファイバーで作られた柔軟なメッシュバッグで小惑星を覆うことを、宇宙に人間の都市を作るための鍵として想像しています. (ロチェスター大学イラスト/Michael Osadciw)
ロチェスターの科学者は、物理学と工学の原則を使用して、小惑星が将来の実行可能な宇宙生息地になる可能性があることを示しています。
昨年、ジェフ・ベゾスは宇宙に飛び立ち、イーロン・マスクは宇宙飛行士以外の乗組員のために宇宙飛行に資金を提供しました。マスク の SpaceX や ベゾス の Blue Origin など、政府と民間企業の間の宇宙協力はますます一般的になっています。しかし、いわゆる「新しい宇宙」運動の最近の出現により、航空宇宙企業は、億万長者だけでなく、すべての人が低コストで宇宙にアクセスできるように取り組んでいます。
しかし、地球を超えた未来のために、人間は、何百万人もの人々が生活し、働くために、家、建物、およびその他の構造物を収容する場所を必要としています.
現在、宇宙都市は SF の世界にしか存在しません。しかし、宇宙都市は現実に実現可能でしょうか? もしそうなら、どのように？
ロチェスター大学の科学者による新しい研究によると、私たちの未来は小惑星にあるかもしれません。
Frontiers in Astronomy and Space Sciences誌に掲載された「非常に理論的な」論文と彼らが見なすもので、Adam Frank、物理学と天文学の Helen F. と Fred H. Gowen 教授、PhD 候補の Peter Miklavčič を含む研究者機械工学の博士号を取得し、論文の筆頭著者であり、小惑星上に大都市を建設する計画の概要を説明しています。
「私たちの論文は科学とサイエンス フィクションの境界線上にあります」とフランクは言います。「私たちは、Amazon のThe Expanseなどのテレビ番組で最近非常に人気のある SF のアイデアを採用し、小惑星を使用して宇宙に都市を建設するための新しい道を提供しています。」
回転する宇宙大都市
1972 年、NASA は物理学者のジェラルド・オニールに、人間が宇宙で生活できるようにする宇宙生息地の設計を依頼しました。オニールと彼の同僚は、「オニール シリンダー」の計画を立てました。これは、反対方向に回転する 2 つのシリンダーで構成され、両端でシリンダーを接続するロッドで構成された宇宙大都市を回転させます。シリンダーは、内面に人工重力を与えるのに十分な速さで回転しますが、そこに住む人々が乗り物酔いを経験しないほど十分に遅くなります。
それ以来、スタートレックを含むテレビ番組や映画、オーソン・スコット・カードの 1985 年の小説エンダーズ・ゲームなどの本は、人間が住むオニールのシリンダーのような生息地を描写してきました。ベゾスもマスクも、将来の宇宙生息地のビジョンでオニールの円柱に言及しています。
しかし、オニール シリンダーは宇宙の重力不足に対する解決策を提供しますが、オニール シリンダーを作成するために必要な建築資材を地球から宇宙に持ち込むことは困難であり、法外な費用がかかります。
パンデミックプロジェクト
COVID-19 のパンデミックとロックダウンの間、Miklavčič、Frank、および数人のロチェスターの学生と同僚 — John Siu '20; エステバン・ライト '22 (PhD); アレックス・デブレヒト '21 (PhD); Hesam Askari、機械工学の助教授。そして、物理学と天文学の教授であるAlice Quillenは、費用対効果の高い O'Neill シリンダーを作成するというこの難問について考えました。
「太陽の周りをぐるぐる回るこれらの空飛ぶ山はすべて、宇宙都市へのより速く、より安価で、より効果的な経路を提供するかもしれません。」
「このプロジェクトは、物理学者やエンジニアがストレスを発散し、世俗的なストレスをしばらく脇に置いて、クレイジーなことを想像するための単なる方法として始まりました」とミクラフチッチは言います。
しかし、彼らはすぐに、何かを見つけている可能性があることを発見しました。小惑星を使用してオニール シリンダーを作成できるのでしょうか?
速くて安くて効果的な方法
小惑星は、約 46 億年前に太陽系が形成されたときに残された、太陽の周りを回る岩石です。科学者たちは、太陽系内を移動する直径が 1.6kmを超える小惑星が約 1,000 個あると推定しています。
「太陽の周りをぐるぐる回るこれらの空飛ぶ山はすべて、宇宙都市へのより速く、より安価で、より効果的な経路を提供するかもしれません」とフランクは言います。
太陽系に豊富にあることに加えて、小惑星は、太陽からの致命的な宇宙放射線に対する自然な保護を提供する岩層など、人間の居住に多くの利点をもたらします。
しかし、小惑星にはいくつかの大きな欠点があることを研究者は発見しました。それは、小惑星を構成する岩石が、自転によって地球の重力の 3 分の 1 を吸収するのに十分な強度を持たないことです。小惑星が回転するようになると、それは単に砕けて壊れるだけです。さらに、ほとんどの小惑星は固体の岩ではなく、「瓦礫の山」であり、緩い岩、石、砂の塊が空間の弱い相互重力によって一緒に保持されています. 研究者がこれらの小惑星から宇宙生息地を作りたければ、がれきの山をどのように扱うかを考え出す必要があります。
瓦礫の管理
Miklavčič の研究は、砂や穀物などの多くの小さな粒子で構成されるシステムである粒状システムに焦点を当てています。特に、彼はこれらのシステムが低重力環境または無重力環境でどのように反応するかを研究しています。たとえば、宇宙探査機が着陸したときに惑星の粒状の表面にどのように衝突して分散させるかなどです。
「私の典型的な研究とこのプロジェクトは、スペクトルの両端にあります」とミクラフチッチは言います。「私は通常、粒状メディアの粒子レベルの応答に関心がありますが、このプロジェクトは、瓦礫を大きなシステムとして管理する全体像の演習でした。」
Miklavčič と彼の同僚は、回転する小惑星集落を構築するための力、材料、および戦略の計算を行い、小惑星からオニール シリンダーを形成することから必然的に生じる瓦礫を封じ込めるためのアイデアを思いつきました。
小惑星を含む
彼らの解決策は？非常に大きく、非常に柔軟なバッグ。
研究者たちは、超軽量で高強度のカーボン ナノファイバーでできた柔軟なメッシュ バッグで小惑星を覆うことを想像しています。カーボン ナノファイバーは、直径がわずか数原子の炭素でできたチューブです。バッグは、小惑星の瓦礫とその中の生息地の回転する質量全体を包み込み、サポートすると同時に、回転する際の自重も支えます。
「カーボン ナノチューブで作られた円筒形の封じ込めバッグは、小惑星の瓦礫と生息地の質量に比べて非常に軽量ですが、すべてをまとめるのに十分な強度があります」とミクラフチッチは言います。「さらに良いことに、カーボンナノチューブは今日開発されており、より大規模なアプリケーションで使用するために生産をスケールアップすることに大きな関心が寄せられています。」
このプロセスは、理論的には次のようになります。
小惑星を回転させて人工重力を作る。このプロセスにより、必然的に小惑星がバラバラになります。
小惑星の瓦礫の破片が外側に飛び散り、小惑星を包むカーボンナノファイバーの袋が膨張します。
バッグが最大に達すると、カーボンナノファイバーがぴんと張って、膨張するがれきをキャッチします。
がれきがバッグに密着すると、中に住む人を放射線から保護するのに十分な厚さの層が生成されます。円柱の回転により、内面に人工重力が発生します。
「私たちの計算に基づくと、直径 300 メートルの小惑星は、フットボール競技場の数個分にすぎません。この小惑星は、約 22 平方マイルの居住エリアを持つ円筒形の宇宙生息地に拡張される可能性があります」とフランクは言います。「それはおおよそマンハッタンのサイズです。」
あくまで理論上のものです — 今のところ
小惑星の内部に住むことは、いまだに SF の幻想ですが、Frank と Miklavčič は、SF を現実のものにするために物理学と力学が存在すると述べています。
「もちろん、すぐに小惑星都市を建設する人はいないでしょうが、この種のエンジニアリングを達成するために必要な技術は、物理法則を破るものではありません」とフランクは言います。
小惑星を回転させるのに必要なモーターからカーボンナノファイバーのバッグまで、研究者が研究で想像するものはすべて、人々が現在使用または開発している技術です。
「小惑星都市という考えは、1900 年には誰も飛行機で飛んだことがなかったことに気付くまでは、あまりにも遠いものに思えるかもしれませんが、今この瞬間、何千人もの人々が椅子に快適に座って、時速数百マイルでハードルを飛び越えています。地面」とフランクは言います。「宇宙都市は今ではファンタジーのように思えるかもしれませんが、歴史は、1世紀ほどの技術進歩が不可能を可能にすることを示しています。」
小惑星に都市？理論的には機能する可能性があります
2022 年 12 月 8 日
小さな小惑星の周りを回転する宇宙の大きな灰色の円柱を示す図。ロチェスターの研究者は、彼らが「非常に理論的な」論文と見なすもので、超軽量で高強度のカーボンナノファイバーで作られた柔軟なメッシュバッグで小惑星を覆うことを、宇宙に人間の都市を作るための鍵として想像しています. (ロチェスター大学イラスト/Michael Osadciw)
ロチェスターの科学者は、物理学と工学の原則を使用して、小惑星が将来の実行可能な宇宙生息地になる可能性があることを示しています。
昨年、ジェフ・ベゾスは宇宙に飛び立ち、イーロン・マスクは宇宙飛行士以外の乗組員のために宇宙飛行に資金を提供しました。マスク の SpaceX や ベゾス の Blue Origin など、政府と民間企業の間の宇宙協力はますます一般的になっています。しかし、いわゆる「新しい宇宙」運動の最近の出現により、航空宇宙企業は、億万長者だけでなく、すべての人が低コストで宇宙にアクセスできるように取り組んでいます。
しかし、地球を超えた未来のために、人間は、何百万人もの人々が生活し、働くために、家、建物、およびその他の構造物を収容する場所を必要としています.
現在、宇宙都市は SF の世界にしか存在しません。しかし、宇宙都市は現実に実現可能でしょうか? もしそうなら、どのように？
ロチェスター大学の科学者による新しい研究によると、私たちの未来は小惑星にあるかもしれません。
Frontiers in Astronomy and Space Sciences誌に掲載された「非常に理論的な」論文と彼らが見なすもので、Adam Frank、物理学と天文学の Helen F. と Fred H. Gowen 教授、PhD 候補の Peter Miklavčič を含む研究者機械工学の博士号を取得し、論文の筆頭著者であり、小惑星上に大都市を建設する計画の概要を説明しています。
「私たちの論文は科学とサイエンス フィクションの境界線上にあります」とフランクは言います。「私たちは、Amazon のThe Expanseなどのテレビ番組で最近非常に人気のある SF のアイデアを採用し、小惑星を使用して宇宙に都市を建設するための新しい道を提供しています。」
回転する宇宙大都市
1972 年、NASA は物理学者のジェラルド・オニールに、人間が宇宙で生活できるようにする宇宙生息地の設計を依頼しました。オニールと彼の同僚は、「オニール シリンダー」の計画を立てました。これは、反対方向に回転する 2 つのシリンダーで構成され、両端でシリンダーを接続するロッドで構成された宇宙大都市を回転させます。シリンダーは、内面に人工重力を与えるのに十分な速さで回転しますが、そこに住む人々が乗り物酔いを経験しないほど十分に遅くなります。
それ以来、スタートレックを含むテレビ番組や映画、オーソン・スコット・カードの 1985 年の小説エンダーズ・ゲームなどの本は、人間が住むオニールのシリンダーのような生息地を描写してきました。ベゾスもマスクも、将来の宇宙生息地のビジョンでオニールの円柱に言及しています。
しかし、オニール シリンダーは宇宙の重力不足に対する解決策を提供しますが、オニール シリンダーを作成するために必要な建築資材を地球から宇宙に持ち込むことは困難であり、法外な費用がかかります。
パンデミックプロジェクト
COVID-19 のパンデミックとロックダウンの間、Miklavčič、Frank、および数人のロチェスターの学生と同僚 — John Siu '20; エステバン・ライト '22 (PhD); アレックス・デブレヒト '21 (PhD); Hesam Askari、機械工学の助教授。そして、物理学と天文学の教授であるAlice Quillenは、費用対効果の高い O'Neill シリンダーを作成するというこの難問について考えました。
「太陽の周りをぐるぐる回るこれらの空飛ぶ山はすべて、宇宙都市へのより速く、より安価で、より効果的な経路を提供するかもしれません。」
「このプロジェクトは、物理学者やエンジニアがストレスを発散し、世俗的なストレスをしばらく脇に置いて、クレイジーなことを想像するための単なる方法として始まりました」とミクラフチッチは言います。
しかし、彼らはすぐに、何かを見つけている可能性があることを発見しました。小惑星を使用してオニール シリンダーを作成できるのでしょうか?
速くて安くて効果的な方法
小惑星は、約 46 億年前に太陽系が形成されたときに残された、太陽の周りを回る岩石です。科学者たちは、太陽系内を移動する直径が 1.6kmを超える小惑星が約 1,000 個あると推定しています。
「太陽の周りをぐるぐる回るこれらの空飛ぶ山はすべて、宇宙都市へのより速く、より安価で、より効果的な経路を提供するかもしれません」とフランクは言います。
太陽系に豊富にあることに加えて、小惑星は、太陽からの致命的な宇宙放射線に対する自然な保護を提供する岩層など、人間の居住に多くの利点をもたらします。
しかし、小惑星にはいくつかの大きな欠点があることを研究者は発見しました。それは、小惑星を構成する岩石が、自転によって地球の重力の 3 分の 1 を吸収するのに十分な強度を持たないことです。小惑星が回転するようになると、それは単に砕けて壊れるだけです。さらに、ほとんどの小惑星は固体の岩ではなく、「瓦礫の山」であり、緩い岩、石、砂の塊が空間の弱い相互重力によって一緒に保持されています. 研究者がこれらの小惑星から宇宙生息地を作りたければ、がれきの山をどのように扱うかを考え出す必要があります。
瓦礫の管理
Miklavčič の研究は、砂や穀物などの多くの小さな粒子で構成されるシステムである粒状システムに焦点を当てています。特に、彼はこれらのシステムが低重力環境または無重力環境でどのように反応するかを研究しています。たとえば、宇宙探査機が着陸したときに惑星の粒状の表面にどのように衝突して分散させるかなどです。
「私の典型的な研究とこのプロジェクトは、スペクトルの両端にあります」とミクラフチッチは言います。「私は通常、粒状メディアの粒子レベルの応答に関心がありますが、このプロジェクトは、瓦礫を大きなシステムとして管理する全体像の演習でした。」
Miklavčič と彼の同僚は、回転する小惑星集落を構築するための力、材料、および戦略の計算を行い、小惑星からオニール シリンダーを形成することから必然的に生じる瓦礫を封じ込めるためのアイデアを思いつきました。
小惑星を含む
彼らの解決策は？非常に大きく、非常に柔軟なバッグ。
研究者たちは、超軽量で高強度のカーボン ナノファイバーでできた柔軟なメッシュ バッグで小惑星を覆うことを想像しています。カーボン ナノファイバーは、直径がわずか数原子の炭素でできたチューブです。バッグは、小惑星の瓦礫とその中の生息地の回転する質量全体を包み込み、サポートすると同時に、回転する際の自重も支えます。
「カーボン ナノチューブで作られた円筒形の封じ込めバッグは、小惑星の瓦礫と生息地の質量に比べて非常に軽量ですが、すべてをまとめるのに十分な強度があります」とミクラフチッチは言います。「さらに良いことに、カーボンナノチューブは今日開発されており、より大規模なアプリケーションで使用するために生産をスケールアップすることに大きな関心が寄せられています。」
このプロセスは、理論的には次のようになります。
小惑星を回転させて人工重力を作る。このプロセスにより、必然的に小惑星がバラバラになります。
小惑星の瓦礫の破片が外側に飛び散り、小惑星を包むカーボンナノファイバーの袋が膨張します。
バッグが最大に達すると、カーボンナノファイバーがぴんと張って、膨張するがれきをキャッチします。
がれきがバッグに密着すると、中に住む人を放射線から保護するのに十分な厚さの層が生成されます。円柱の回転により、内面に人工重力が発生します。
「私たちの計算に基づくと、直径 300 メートルの小惑星は、フットボール競技場の数個分にすぎません。この小惑星は、約 22 平方マイルの居住エリアを持つ円筒形の宇宙生息地に拡張される可能性があります」とフランクは言います。「それはおおよそマンハッタンのサイズです。」
あくまで理論上のものです — 今のところ
小惑星の内部に住むことは、いまだに SF の幻想ですが、Frank と Miklavčič は、SF を現実のものにするために物理学と力学が存在すると述べています。
「もちろん、すぐに小惑星都市を建設する人はいないでしょうが、この種のエンジニアリングを達成するために必要な技術は、物理法則を破るものではありません」とフランクは言います。
小惑星を回転させるのに必要なモーターからカーボンナノファイバーのバッグまで、研究者が研究で想像するものはすべて、人々が現在使用または開発している技術です。
「小惑星都市という考えは、1900 年には誰も飛行機で飛んだことがなかったことに気付くまでは、あまりにも遠いものに思えるかもしれませんが、今この瞬間、何千人もの人々が椅子に快適に座って、時速数百マイルでハードルを飛び越えています。地面」とフランクは言います。「宇宙都市は今ではファンタジーのように思えるかもしれませんが、歴史は、1世紀ほどの技術進歩が不可能を可能にすることを示しています。」
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