宇宙ビジネス元年にあたり

H2Aのメインエンジン
本書を読んだ後にロケットエンジンを眺めた時の写真。ノズルの上が気になる年頃

今年は宇宙ビジネス元年と勝手に唱えてはいるのですが、「宇宙はどこまでいけるか ロケットエンジンの実力と未来」をたまたま読んでおもしろいということでメモ。で、その先にあるのはなぜか宇宙戦争という発想が飛躍します。

宇宙はどこまで行けるか-ロケットエンジンの実力と未来 (中公新書)
小泉 宏之
中央公論新社
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技術的なお話

まず技術的な読み物としての感想は、宇宙でのエンジンというのは、エネルギー保存則に実直というか、チートはないというか、なんらかのモノを放り投げた反作用で進むのである、を用途や到達距離、経済合理性という制約条件に合わせて設計をしているのだなという理解。

それは別に地球でも一緒なんでしょ?といえばそうなのですが、基本的には地球の重力、大地、大気、水などの媒体との関係の中でのお話なので、いろんな外乱や抵抗があった上での移動ということになります。

一方、宇宙に出てしまえば、ほぼ抵抗になる媒質は存在しないので、ロケットなどは、噴出したなにかの速度と質量によって前に進むのである、が先鋭化されます。

ということで、まず面白かったのが液体ロケットエンジンの効率化の仕掛けについて。

違いのわかる液体ロケットエンジン

なんとなく、ノズルがあって、燃料に火をつけたらババっと噴出するんでしょ?とおもっていて、その燃料の違いによって強さが違うんだろうぐらいには思ったのですが、当たり前ですが話はそんなに単純ではないと。

ロケットの燃料を燃やす燃焼室に燃料を送り込むには、高圧である必要があり、その燃料をどうやって圧縮するかというと、別の圧縮機を使って圧縮しているとのこと。そして、その圧縮機と同軸のタービンを回す方法として、1. ガス発生器サイクル、2. 2段階燃焼サイクル、そして、3. 膨張サイクルが主要なシステムだそうです。

ガス発生サイクルは燃料をタービンを回すために燃やした後は捨ててしまう方式で、仕組みはそこまで複雑ではないけれども、燃料を無駄にしてしまう欠点がある。2段階サイクルでは無駄なきように燃焼室に戻す仕組みだが、一方で燃焼室に送り込むだけの高い圧力をタービンを回した後のガスは保っていなければいけないという複雑さがあるそうです。膨張サイクルは、燃焼ガスを用いずにあっためた燃料の膨張を利用して回す方法とのこと。最後の膨張サイクルは高出力は無理とのこと。

通常の商業衛星の打ち上げなどは液体燃料のロケットが多いかとは思うので、筆者も文中で書いていますがどのようなシステムのロケットエンジンを採用しているかを調べると一見しておんなじように見えるロケットも違いのわかる男になれるようです。

イオンエンジンは怪しくない

さて、マイナスイオンは怪しい響きがありますが、イオンエンジンは怪しくないと解説を読むことでの納得感。実際、イオンエンジンはニュースで聞いたり、展示会で模型を見たりと名前だけは知っていたのですが原理についてはイマイチ理解しておらず。要は、轟々と音を立てるわけでもないので、地味に何かをテレパシー的なモノを出しているのだろうと思っていたのですが実際はイオンを噴出しているとのこと。

で、イオンとはなんぞや、ですが、電子がはずれちゃった原子、とのこと。イオンエンジンは原子(諸般の理由でキセノンという希ガスがよいとのこと)をすごく温めるなどしてプラズマにして、イオンをすんごい速さで吹き出して進んでいるそうです。

では、普通の液体ロケットではいけないのか?という疑問が湧きますが、遠くまで行こうとするとガスの噴出で得られる噴出の速度が低いことと、遠くまで加速を続けるための燃料を持っていこうするのが大変とのこと。一方、イオンエンジンは同じだけの加速を得ようとする燃料が噴出速度が速いがために少なくてすみ、結果的に最初にローンチするときの質量が少なくて済む、ということのようです。

そしたらば、イオンエンジンで地球から飛び立ったらいいですね!といえるかというとさにあらず、プラズマにするためには電力を使うため、現実的な電力で噴出できるイオンの量が、地上を飛び立つだけの推力を出せない。

イメージとしては、どんなに長い息でも、床をフーフーしているだけでは飛べない、ということかと思います。息をフーフーしてる人がすごく軽いか、ものすごくフーフーの速度が早ければ飛べるかもしれないですが。(なお、イオンエンジンはそもそも大気中では使えないとのこと)

文化系の妄想

では、一般人として宇宙は身近になるかというと、まだまだ彼方の存在ではありますが、二つの側面から近くなるのではと考えております。

一つは、イオンエンジンなど技術開発がすすむことで、従来と比較して所定の機能や性能のモノを宇宙に届けるとすると、小型軽量になることで複数台同時に搭載して打ち上げることによりコスト削減が期待できます。結果として、衛星などを宇宙に持っていくチャンスが増えることで新たないビジネス参入の機会も増えると考えます。すなわち、従来と比べて国策や防衛以外の民生での宇宙利用の裾野が徐々に広がっていきます。

もう一つは、民間宇宙旅行というのもちらほらとニュースを聞くようになってきました。現状、普通の人が宇宙に行く意味というのは、多分に思想的なものと思いますが、ロケットを地上から打ち上げる機会が増えれば量産効果によって単価は下がることで、今後100年ぐらいで一般庶民にもやや身近になっていくのだろうと思います。

やや長期的な思想としては、準国家といったものが宇宙にできる可能性もあるのではないか?ということ。宇宙ビジネスが活況になり、宇宙旅行にいく人も増え、宇宙ステーションのホテル版のようなものが登場したとすると、そのホテルで集う人たちはどのような法律によって規定されていくのかを考えると興味深くもあります。

ある程度の規模では地球からの補給に頼ることになるため地上の国家に脅かされたら成り立たなくなるわけではありますが、もう少し大きな規模で月や小惑星を資源として自給できるとなった暁には、ジークジオンではないですが地球とは別もんやからねを高らかに宣言せざるとも限りません。そうすると、それが気に食わない地球の人たちは宇宙軍をもって実力で屈服させるというさらにSFになるわけですがいかがなものでしょうか。

翻って現実に戻りますが、やはり地球から宇宙にでるコストが一番高いんだろうなとおもうと、そこにブレイクスルーが起きることを祈念しつつ、一枚噛めないものかとチートも祈願しておきます。

記事を書くにあたってググって引っかかった興味深い関連記事

  • イオンエンジン含めて電気推進とはなんぞやをさらりを書いている記事。電気アツイ。

宇宙実験室 21 – 特別編 イオンエンジンだけじゃない、電気推進ってなんだ? | ファン!ファン!JAXA!

  • 飛行機でもいけるんだぜ!の記事。アツイ。

MIT、イオンエンジン飛行機の実験に成功–プロペラもジェットエンジンも使わない – CNET Japan

  • 国家や政治的なリスクによらない民間によるネットワーキングのパワーの構想はこちら、アツイ。

地球全体を覆う「衛星インターネット」 2020年代に本格始動へ | Forbes JAPAN(フォーブス ジャパン)

 

 


よいお年を2012

本年も大変お世話になりました。来年もどうぞよろしくお願いもうしあげます。

ということで2012年から2013年へと年が改まるわけですが、前回の更新からは選挙があり、原子力政策が推進側へと舵が切られそうな気配となりました。
新閣僚に聞く】茂木敏充経済産業相 原発再稼働「国が最終的な責任を持つ」 – MSN産経ニュース

12月27日の茂木経産大臣の閣僚記者会見では、着工している原発については建設容認、また、新設についても政治判断とするといった発言があります。
個人的には、新規着工や運転再開は、使用済み核燃料保管プールに空きがなくなる、核廃棄物処理についての計画も不十分という現状では現実的ではないと考えます。なので、商業的な原子力発電は廃止するべきと考えます。
しかし、原発ゼロを目指すというのも反対で、核廃棄物処理技術、廃炉技術や核種の転換技術を開発するにあたっては、原発というよりは原子炉を保持することは必要と考えています。
原子力発電というシステムを海外に輸出するとかいう意図もあるのかと思いますが、燃料処理や廃炉技術、核惨事への対応方法といったバックエンド技術を世界に輸出するということのほうが、世界への貢献としては大なのではなかろうかと考えます。

一年いろいろ考えたところの個人的スタンスは上記になります。

で、話はかわるようですが、年末にかけて日航123便の事故について調べものをしていました。というのも、あんまりよく知らなかったのですが、123便の事故は放射性物質輸送中におきた事故でもあるらしいといったことから。ちなみに、この放射性物質輸送については、結局どうなったの、というのが実はよくわからず、、、で、その調べ物の過程で、日航123便事故と、福島第一の事故は類似点があるぞ、とおもった次第です。
日本航空123便墜落事故 – Wikipedia

以下はおまけみたいなものなので、お時間ある方どうぞ。ここまでのかたは、ひとつ来年もよろしくお願い申し上げますー。


新年もので調べたらこんなものが、何だこれは!
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東と南の間のアジア その4 亜細亜核再処理公社

 

light
東南アジアにおける原発計画

さて、以上旅行してきての事だったんですが、両国に共通しているのは、原発はまだ稼働をしていないですが、これから原発保有を検討/計画しています。
マレーシアでは、都市部で発展していますが、地方を含めこれからも電力需要は増えていくものと考えられます。
また、ベトナムについては、停電を体験したように、電力供給は不安定です。さらに、まだまだ発展の余地がある地域だけにやはり電力需要は増えていくでしょう。
おもしろいことに、資料によるとベトナムは中国から電力を幾分輸入しているそうです。日本に住んでいるといまいちピンときませんが、大陸で国境を接している国同士は、当然ながら電力を融通する事が可能といえます。
従来は水力、火力という電源を用いていたけれども、安定的な電源確保という観点から原子力発電所を保有しようとすることもうなづけます。また、エネルギー安全保障の観点からも、電源輸入は一つのオプションとして保持しておくが、供給を絶たれても十分な余剰電力を準備しておくことは重要であろうと考えられます。
しかし、、、これらの計画ですが、放射性廃棄物処理については検討段階であり、研究炉の燃料等は補完しているらしいけれども、本格稼働時の処理については、まだまだ見通しが立っていないような状況に見受けられます。
噂レベルで資料は見つけられないのですが、ベトナムと日本との間で結ばれた日・ベトナム原子力協定において、提供する核燃料を日本に返還する約束になっていると、一部で話題になっていました。これは明文化されておらず、そんなことは無いと思われます。


マレーシアの明かり

当事国の考えてる事
しかしながら、別途調査時のベトナム側のベトナム放射線・原子力安全規制庁での調査で、下記の考え方が示された記述がありました。
「将来、極低レベルおよび低レベルの廃棄物は埋設処分する予定である。使用済燃料の処分は ベトナム国内では難しいため、原則的には返還したい。」
http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2012fy/E001879.pdf
86ページ

うむ、、、という感じですが、持ち込む以上持って帰ってね、という事かと思われます。これは、かつて米国からの提供された研究炉の燃料を米国に返還した例に似ています。つまり技術移転にともなってノウハウや資材を提供するけれども廃棄物の面倒も見るという立て付け。

どの国も原子炉を保有したい、また保有している国があるという状況で、各国が個別にその核廃棄物を処理するのを原則とするのは仕方が無いかとも思われます。

 

国際共同運用という一つのアイディア
ここで、いずれにせよ地球的、また、後世にわたって影響を及ぼす核廃棄物処理に関しては、国際協力によって技術や知識の共有化を計り、当代で最高の安全水準を維持する取り組みが望まれます。
さらに、ですが、一歩進めると、国際間で核廃棄物処理にあたるという事で、廃棄物処理を請け負うという貿易形態も、実は有り得るのは無いかと妄想もできます。亜細亜核再処理公社的なものの設立なんていかが。
すなわち、現在イギリスやフランスに委託している核廃棄物処理、現在六ヶ所村でも進んでいますがバックエンド処理プラント、これを国際共同運用する事によって、廃棄物処理による貿易なんてどうだろうかと考えます。

もちろん、これを実現するためには、民意形成、技術開発、国際協定等必要ですし、そもそも原発を使わないと発生しない問題ではあります。
日本に関して言うと、もう処理しないといけない核廃棄物はたくさんあるので、それは対処しなければいけない。一歩進めて、日本で引き受けますよ、といったら世の中どうなるだろうな?などと想像します。
こういう施設を、領有が問題になっている、竹島であったり、尖閣諸島だったり、人が住んでるのでアレですが広大な土地がある択捉なんかにつくったら、ぐうの音も出ないのではないか思います。

などとぼちぼちと考えてみたのですが、東アジア、東南アジアは遠くはない世界。関心は尽きません。

http://www.mofa.go.jp/mofaj/kaidan/s_noda/vietnam1110/pdfs/6.pdf
http://www.jaif.or.jp/ja/asia/malaysia/malaysia_data.pdf
http://www.tokyo-trade-center.or.jp/TTC/hands_on/deskrep04.pdf
http://www.jetro.go.jp/jfile/report/07000429/vn_energy_report2011.pdf