(57)【要約】【課題】太陽エネルギを利用して、月面などのレゴリスからガスを放出させて回収する。【解決手段】システム２０は、支持体２６の頂部に設けられたモータ２４によって駆動される太陽光捕捉ミラー２２を備え、この太陽光捕捉ミラー２２は、捕捉した太陽光線をもう１つの回転ミラー２８へ導く。可動フレーム３４は、モータによって駆動され、ガイド３２に沿って案内されて、システム２０のハウジング４０に対して垂直方向に移動することができる。この可動フレーム３４の頂部に取り付けられている集束レンズ３０が、ガスを放出させるように、レゴリス材料４３上に太陽光線４１を集束させる。システム２０はさらに、放出したガスを捕集するための捕集チューブ５０を備え、さらには、回収ライン５４，５８およびガス／液体貯蔵タンク５６，６０を備えている。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゴリス材料からガスを放出させてこれを回収するシステムであって、
レゴリス材料上に捕集スペースを画定するように移動可能な可動フレームと、
太陽エネルギを捕捉し、ガスを放出させるように、上記捕集スペース内に画定されたレゴリス上に、捕捉した太陽エネルギを、レンズを通して集束させるミラーと、
放出したガスを回収する回収装置と、
を備えるシステム。
【請求項２】
上記可動フレームは、レゴリスの表面に沿って駆動され得る乗物上で垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記システムは、上記捕集スペース内で太陽エネルギの光線を動かす構造体を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第１のミラーが太陽エネルギを捕捉してこれを回転ミラーへ導き、この回転ミラーは、受けた太陽エネルギを集束レンズ上に集束させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記回収装置は、上記放出したガスを冷却する少なくとも１つの冷凍機を含み、これによって、上記ガスが構成成分毎に分離されて回収され得ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
個々に回収されるガスをそれぞれ放出させるために、異なる温度に設定された複数の冷凍機を備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ポンプが、回収されたガスを貯蔵用の位置へ移動させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
上記可動フレームは、モータ・ガイドを備えており、移動可能なプラットフォームに対して垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
集束レンズが、一連のモータ・ガイドを備えており、上記捕集スペースの境界内において２次元の方向に移動可能であることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
レゴリス材料からガスを放出させてこれを回収する方法であって、
レゴリス材料上に捕集スペースを画定するように可動フレームを移動させるステップと、
太陽エネルギを捕捉し、ガスを放出させるように、上記捕集スペース内に画定されたレゴリス上に、捕捉した太陽エネルギを、レンズを通して集束させるステップと、
放出したガスを回収するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
上記レゴリスの表面に沿って駆動され得る乗物上で、上記フレームが垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記捕捉された太陽エネルギが、捕集スペースによって画定された境界内で移動することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
第１のミラーが太陽エネルギを捕捉してこれを回転ミラーへ導き、この回転ミラーは、受けた太陽エネルギを集束レンズ上に集束させることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
上記放出した混合ガスから個々のガスを選別するために、上記放出した混合ガスを冷却することによって分離したガスを回収するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
個々のガスを分離させて回収するために、複数の冷凍機が、上記放出した混合ガスを異なる温度に冷却することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
遠隔の位置で使用される構造材料を供給する方法であって、
（ａ）遠隔の位置のレゴリス表面上に、非常に高い温度で、太陽エネルギを供給するステップと、
（ｂ）ハウジングの境界内で融解するようにレゴリス材料を加熱するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）で融解したレゴリスを冷却し、冷却したレゴリスを構造材料として利用するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、月面などの表面上を移動することができて、レゴリス（ｒｅｇｏｌｉｔｈ：表土）の領域上にガス回収システムを運び、太陽エネルギを利用して種々のガスを放出させ、放出したガスを回収する輸送車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙旅行、移住、および宇宙ステーション建設の技術分野においては、いくつかの物資供給の問題がある。月あるいは他の地球外の天体上にステーションを実現する際の問題の一つは、必要なガスなどの必需品のすべてを輸送しなければならないことである。
【０００３】
例えば、必要なガスのすべてを月上のステーションまで輸送する場合、月まで行く乗物内にかなり広い貯蔵スペースを必要とする。
【０００４】
一方で、月面特に月面のレゴリスの中に、あるいは月面上の岩の欠片や塵の中に、回収可能な大量のガスが含まれていることが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それらのガスを放出させ、回収し、利用するために、太陽エネルギを利用することが提案されている。しかし、これまで提案されているシステムは、実用的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
レゴリス材料からガスを放出させてこれを回収するシステムが、レゴリス材料上に捕集スペースを画定するように移動可能なフレームを備えている。ミラーが、太陽エネルギを捕捉し、捕集スペース内に画定されたレゴリス上にレンズを通して太陽エネルギを集束させる。このシステムはさらに、放出したガスを回収する回収装置を備えている。このようなシステムを運転する方法について開示し、特許請求の範囲に記載している。さらには、構造材料を形成する方法について開示し、特許請求の範囲に記載している。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、以下の詳細な説明および図からよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】レゴリスからガスを回収する輸送車両の第１の外観を示す図。
【図１Ｂ】図１Ａの実施例の一部を拡大して示す図。
【図２】図１Ａの実施例の詳細を示す図。
【図３】本発明で利用される太陽エネルギの光路を示す図。
【図４】図１Ａのステップに続くステップを示す図。
【図５】融解したレゴリスから生成されたブロックの使用を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａは、月や他の天体の表面から最初の数メートルの深さまでに見られるようなレゴリス材料４３からガスを回収するシステム２０である。図示したように、このシステム２０は、支持体２６の頂部に設けられたモータ２４（概略的に示した）によって駆動される太陽光捕捉ミラー２２を備え、この太陽光捕捉ミラー２２は、太陽光線を最適に捕捉し、捕捉した太陽光線をもう１つの回転ミラー２８（回転ミラー２８は、自己のモータによって駆動される）へ導くように作動し得る。システム２０は、これら２つのミラーを適切に整列させるコントローラを周知のように備えている。
【００１０】
集束レンズ３０が、可動フレーム３４の頂部に取り付けられている。この可動フレーム３４は、モータ・ガイド３２によって駆動され、システム２０のハウジング４０に対して垂直方向に移動することができる。車輪３６は、モータ３８（概略的に示した）を備えており、システム全体を地面に沿って移動させるように動作可能である。
【００１１】
レンズ３０は、レゴリス４３の外面上へ高強度の太陽エネルギを導く太陽光線４１をつくり出す。月面のレゴリスには、多くの種類のガスが大量に含まれていることが知られている。例えば、燃料として使用できる十分な量の水素（Ｈ2）が存在している。さらには、水（Ｈ2Ｏ）、窒素（Ｎ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）および一酸化炭素（ＣＯ）が存在しており、どれも様々な生活支援機能に利用するために回収することができる。さらには、レゴリスからヘリウム３（3Ｈｅ）および重水素を分離することができ、分離したものは、核融合エネルギ（地球に戻ってからの）および低温技術（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ）にそれぞれ利用することができる。
【００１２】
図１Ｂにおいて、太陽光線４１は、レゴリスの方向へ導かれている。このようなシステムを用いて、７００℃〜８００℃（１２９２°Ｆ〜１４７２°Ｆ）のオーダまたはそれ以上の高温を実現できると考えられている。
【００１３】
フレーム３４がレゴリス４３の表面下に埋まるように下方へ移動した状態で、フレーム３４内に放出したガスが捕集される。このように、フレーム３４は、捕集スペースを画定する。捕集されたガスは、捕集チューブ５０内へ移動する。この捕集チューブ５０は、少なくとも１つの冷凍機（ｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ）５２を備えている。放出した数種類のガスからなる混合ガスは、冷却されることによって、別個のガスに分離され、分離したガスは、回収ライン５４，５８中へ分岐して、さらにガス／液体貯蔵タンク５６，６０へ導かれる。あるいは、捕集チューブ５０は、チャンバからガスを除くためのターボポンプ２００を備えている。捕集チューブ５０は、また、レゴリスから放出したガスを分離して回収するための、冷凍機およびターボポンプの両方を備えるものとしてもよい。
【００１４】
また、レゴリスの温度の上昇に伴って、ガスが個別に分離され得る。すなわち、特定の低い温度で放出されるガスもあれば、さらに高い温度で放出されるガスもある。これによって、別々のガスが捕集チューブに順次到達するので、分離がさらに容易になる。
【００１５】
図２は、捕集チューブ５０に沿って配置されたガス回収装置の拡大図である。図示したように、ガスを第１の温度まで冷却する第１の冷凍機５２がある。これによって、混合ガスから特定のガスが放出され、貯蔵タンク５６に回収される。弁５７、容器５６へ導くラインを遮断できるように配置されている。その後、第２の冷凍機１５２が混合ガスをさらに冷却することによって、別のガスが放出され、個別の弁５７を備えた貯蔵タンク６０に回収される。このようにして、レゴリスから複数の種類のガスを回収することができる。３つ以上の冷凍機を連続的に使用してもよい。このプロセスは、蒸留塔に似ている。第１のガスが凝縮して回収されている間に、残りのガスは流れ続けている。こうして、ガスを構成成分毎に分離することが可能となる。
【００１６】
あるいは、ガスを回収するために、上記の方法の代わりに、ターボポンプまたは真空ポンプを利用してもよい。さらには、ガスを分離して回収するためのさまざまな方法を利用することができる。
【００１７】
図３は、ハウジング３４によって画定されたエンクロージャ内での太陽光線４１の動き１００を概略的に示している。図のように、集束レンズ３０は、モータ・ガイド４２，１０２に沿って移動し、前後に動くことができ、さらにはフレーム３４の境界内で横方向に動くことができる。単一経路への動きを単純化し得るリニアフレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ  ｌｅｎｓ）を使用してもよい。
【００１８】
ある時点で、ハウジング３４内に獲得されたレゴリスの一部から回収可能なガスのすべての処理が完了する。その時点で、図４に示すように、ハウジング３４を、レゴリスから離して垂直上方へ引っ込めることができる。すると、システム２０を、直前の領域１０４に隣接する領域などの新しい位置へ移動させることができる。
【００１９】
残されたレゴリスは、融解していることがあり、さらには比較的堅い材料のタイルの形態をなすことがある。この融解したレゴリスを含むタイルは、図５に示すように、宇宙ステーションにおいて他の用途に使用されるプラットフォームを形成するために利用することができる。
【００２０】
プラットフォームを形成するために各々のタイル１０４を移動させてもよいが、単にシステム２０を多数の隣接する各領域上で使用することによって、融解したレゴリスから固体のプラットフォームを形成することも可能である。
【００２１】
従って、本発明のシステム２０は、全体として、上述したように、ガスを回収して地球から宇宙ステーションまでガスを輸送することを不要とするだけではなく、さらに、「廃棄物」がタイル１０４を形成し、このタイル１０４は、図５に示すように建物の構造材料に利用することができる。
【００２２】
フレーム内に取り付けられたレンズを使用する代わりに、フレーム外のレンズを用いて窓を通して太陽光線を導くようにしてもよい。また、一対のミラー２２，２８を使用する代わりに、単一のミラーの構成を利用してもよい。さらには、さまざまな他の用途で再利用する熱を回収するために、いくつかの熱交換器をガス回収プロセスに組み込むことができる。
【００２３】
本発明の実施例を開示したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変形がなされ得ることを理解されよう。
【符号の説明】
【００２４】
２０…システム
２２…太陽光捕捉ミラー
２４…モータ
２６…支持体
２８…回転ミラー
３０…集束レンズ
３２…ガイド
３４…可動フレーム
４１…太陽光線
４３…レゴリス材料
５０…捕集チューブ
５４…回収ライン
５６…ガス／液体貯蔵タンク
５８…回収ライン
６０…ガス／液体貯蔵タンク
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
2011140022.tif 000006
【図４】
2011140022.tif 000007
【図５】
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