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推進流体アキュムレータは、高推力ロケットのその場での燃料補給のために酸素やその他の大気ガスを収集して貯蔵する人工衛星です。これにより、酸化剤を軌道に打ち上げる必要がなくなり、コスト面で大きなメリットが得られます。毎年、低軌道に送り込まれる世界のペイロードの大部分は、液体酸素または水です。
推進流体アキュムレータ（PROFAC）
1956年から1963年にかけて、STデメトリアデスは、高度約120kmの低軌道を移動する衛星による大気ガスの蓄積、または惑星表面のステーションによる推進剤の蓄積、または星間物質の収集と利用による推進剤の蓄積の方法を提案した。 [1]最も単純な形では、デメトリアデスの提案した衛星は、大気圏外縁部から空気を抽出し、それを圧縮して冷却し、液体酸素を抽出する。残りの窒素は、部分的に、軌道を約120kmに維持する原子力駆動の磁気流体力学的電磁プラズマスラスタ、または大気抵抗を補う高度150km以上の太陽駆動スラスタ（および収集システム）の推進剤として使用される（1959年のJBISの元の記事の119ページに記載されている）。[2]このシステムは「PROFAC」（PROpulsive Fluid ACcumulator）と呼ばれていた。[3]地上用のPROFAC-S、軌道用のPROFAC-C、再利用可能な1段の軌道投入を可能にする航空宇宙機との組み合わせ用のPROFAC-Aなど、いくつかのシステムが研究されました。軌道上の空気収集用に、いくつかの吸気口（例えば、AIEE 1960年8月10日のサンディエゴ会議のような円錐形、または漏斗形）とクライオポンプが研究されました。1961年後半には作業が減速しましたが、その後、太陽光発電PROFACなどの項目で大きな進歩がありました。
しかし、原子炉を低軌道に配置することには安全性の懸念がある。
軌道上の大気資源の推進剤採取 (PHARO)
デメトリアデスの提案は、2010年にクリストファー・ジョーンズらによってさらに改良された。この提案では、複数の収集機が高度約120kmで推進ガスを蓄積し、その後、より高い軌道に転送する。しかし、ジョーンズの提案では、軌道上に原子炉を配置することを避けるために、軌道電力送信衛星のネットワークが必要である。[4]
高度約200キロメートルでの収穫（LOX-LEO）
クリンクマンとウィルクスは、AIAA Space 2007 と Space 2009 会議で、高真空ポンプを使って地球の大気圏の端でガスを採取できると提案した。イオン推進エンジンは採取したガスの一部を消費し、宇宙船の軌道運動量を回復する。クリンクマンの提案は、小規模な採取作業に対してエネルギー閾値がかなり低く、空気摩擦は 100 km よりも 200 km の方がはるかに緩やかである。[5]
ST デメトリアデスは、原子酸素ラムジェット (1950 年代に実現不可能であることを証明) から核、イオン、プラズマスラスタに至るまで、宇宙推進の先駆者であったことに注目してください。彼は 2010 年にプラズマダイナミクスとレーザーに関する AIAA 賞を受賞しました。
推進剤貯蔵庫
ウィキメディア・コモンズには、軌道上の推進剤貯蔵庫に関連するメディアがあります。
ボーイング社は、低コストで惑星から打ち上げられた物質を蓄積する非抽出型燃料貯蔵庫、または「宇宙ガソリンスタンド」を提案しており、これにより、将来の月面ミッションではサターンVのような大型打ち上げロケットを必要とせずに済むようになる。[6] MITは最近、月面ミッションで余った緊急用燃料備蓄を保管する同様の計画を提案した。[7]
参照
参考文献
- ^ Demetriades, ST (1961年4月1日). 推進流体アキュムレーターシステムの設計と応用. osti.gov (レポート) . 2023年6月4日閲覧。
- ^ Demetriades, ST (1962 年 3 月)。「宇宙推進システムにおける大気圏外および地球外資源の利用、パート I」。電気推進会議、アメリカロケット協会。
- ^ Demetriades, ST (1962). 「推進流体アキュムレーターシステムの予備的研究」.英国惑星協会誌. 18 (10): 392.書誌コード:1962JBIS...18..392D.
- ^ ジョーンズ、クリストファー、マッセ、デイビッド、グラス、クリストファー、ウィルハイト、アラン、ウォーカー、ミッチェル (2010)。「PHARO—軌道上の大気資源の推進剤採取」。2010 IEEE 航空宇宙会議。pp. 1–9。doi : 10.1109/ AERO.2010.5447034。ISBN 978-1-4244-3887-7. S2CID 36476911。
- ^ ポール・クリンクマン、ジョン・ウィルクス（2009年）。「LEOでの推進剤の収集：「信頼できる」から「実現可能」へ「AIAA SPACE 2009 カンファレンス & エキスポジション」doi :10.2514/6.2009-6759. ISBN 978-1-60086-980-8。
- ^ Simberg, Rand (2009 年 12 月 18 日)。「宇宙ガソリンスタンドは巨大なペイロードを月に打ち上げるだろう」。ポピュラーメカニクス。
- ^ Hsu, Jeremy (2014 年 3 月 5 日)。「MIT の計画では将来の月探査ミッションのための軌道燃料補給ステーションを構想している」IEEE Spectrum。