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ちりも積もればエネルギーとなる?火星の粉塵を集めて燃料を作る掘削ロボットをNASAが開発中
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 人類は重い積載物を地球外に運ぶ強力なロケット技術を持っている。だが、到着した場所から帰還するにはあらかじめ多くの燃料を積まなくてはならない。



 火星探査計画においても最も重要ともいえる確実な帰還方法。この課題に取り組むNASAは、火星の塵状堆積物(レゴリス)からロケット燃料を生成して推進力にするシステムを考案している。



 その塵を集めるべくNASAが開発しているのが、火星でも動く掘削ロボットRASSOR(レイザー)だ。

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DUST TO THRUST -- MARCO POLO/Mars Pathfinder, RASSOR Tested





帰還用の燃料を現地調達。火星の塵を燃料に



 火星に移住する場合、解決すべき問題はたくさんあるが、その一つに燃料の確保がある。



 地球から積んでくる方法も確かにあるが、その場合およそ500グラムの燃料を供給するのになんと100キログラムほどの燃料が必要になり、効率が悪すぎる。



 そこでNASAは火星からの帰還方法の一つに、火星の塵から燃料を作り推進力に変換するシステムを考案。その作業を機械に任せる手段を開発中だ。



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image credit:Glen Benson


場所によって水分を含む塵も存在する可能性



 火星の塵はパサパサだと思われがちだが、一概にそうとはいえない。厳密には掘削する場所と掘り進める深さにもよる。



 現在火星のいくつかの地域には地表から深さ数メートルに氷層が存在するとみられている。また、低緯度には重量に対して8パーセントの水を含む石膏の砂丘があるという。





低重力でも塵を集める掘削ロボット



 とはいえ、低重力の火星で塵を集めるには特殊な作業が求められる。これに役立つのが宇宙でも機能する掘削ロボットRASSOR(レイザー)だ。



 RASSORの開発者クルト・ロイヒト氏が米国の電気工学技術の学会誌IEEE Spectrumに寄せた解説によると、このロボットは複数のスクープがついた2つのドラムで塵をすくい、運搬するマシンだという。



 ドラムが回転すると保持していたアームが下がり、ゆっくりと前進するにつれドラムについている歯のついたスクープが少しずつ塵をすくいあげる。



スクリーンショット-(697)
image credit:youtube


 この掘削法なら細長く浅い溝ができるだけで、深い穴を作らずに済む。なお、この回転掘削ドラムは中空で、すくった塵を内部に集めておける。



 もう一つの重要な特徴は、掘削中にドラムが逆方向に回転することだ。これが掘削時に生じる力の大半を相殺し、低重力での掘削を可能にする。





塵とロボットを利用する火星の運用システム



 塵の収集は始まりに過ぎないが、NASAはこれらを処理して水を抽出し、水素と酸素に電気分解する自律型の科学精錬所を建設する予定だ。



スクリーンショット-(701)
image credit:youtube


 酸素はロケット燃料だけでなく人間の呼吸にも役立つうえ、液体の状態で保存できる。現時点で液体水素の貯蔵は困難だが、NASAは液体メタンに変換しておく計画を立てている。



 また、主に二酸化炭素で成り立つ火星の大気は、炭素の良い供給源にもなる。



 現在NASAはシステムの模擬実験を地球で行っており、システムの機能には16ヵ月で7トンの液体メタンと22トンの液体酸素の生成が必要と見積もっている。



 なお水を抽出したあとの塵はNASAで開発中の3Dプリンタ技術により、防護施設や道路、離着陸場の建築に使用できるという。



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image credit:Marek Denko


 これが確立すれば、人間が火星に着く前にロボットが力仕事を進めるのも可能になる。塵から推進力を得る手段は火星の完全な運用システムになり得るのだ。



References:neatoramaなど

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