(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
惑星および小惑星に含まれる金属および気体を抽出する方法、および宇宙デブリを除去する方法であって、
抽出／除去される物質を地理的に位置特定するステップと、
上記物質についてリスク分析を行い、上記物質が瞬間的な破裂または脱凝集の深刻なリスクを呈するかどうかを判断するステップと、
上記物質を認定または拒絶するために上記リスク分析を利用するステップと、
地球外資源および応用技術（ＰＥＲＴ）ステーションのために、プラズマを用いてアブレーションシリンダの中に認定物質を捕捉し、安定化するステップと、
上記認定物質の周囲に複数の磁気液圧シリンダを配置するステップと、
上記ＰＥＲＴステーションおよび上記認定物質を均等化および安定化するステップと、  上記認定物質のアブレーションおよび破壊を行うステップと、
上記アブレーションシリンダから純粋な元素を変換するステップとを含み、
上記ＰＥＲＴステーションは、
処理されるべき物質を受け入れるように設計されたアブレーションシリンダと、
上記アブレーションシリンダに動作可能に取り付けられたアブレーション／破壊部と、  上記アブレーション／破壊部に動作可能に取り付けられたリサイクル／精製準備部と、  上記リサイクル／精製準備部に動作可能に取り付けられた質量分析部と、を備えるプラズママシンを備え、
上記リサイクル／精製準備部は、トロイダル形状の磁気流体力学−磁気気体力学（ＭＨＤ−ＭＧＤ）装置であることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記リスク分析は、
上記物質が放射性物質を含むか否かを判断するステップと、
上記物質が３０％を超える水を含むか否かを判断するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記物質は宇宙デブリであり、
方法は、さらに、ＰＥＲＴステーションを宇宙に適用するステップを含み、
上記アブレーションシリンダは、処理される上記物質を受け入れるように設計されたシリンダ入口と、格納式のアイリスが動作可能に取り付けられた外部コーンとを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記アブレーションシリンダは、
上記シリンダ入口に動作可能に取り付けられたシリンダハウジングと、
上記シリンダハウジング内にそれぞれ位置づけされた、原子蒸着システム、電磁部、および複数の電極と、
上記シリンダ入口から見て末端の、上記シリンダハウジングの端部に動作可能に設けられたシリンダ出口と
を含む、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般に、宇宙デブリの除去に関し、特に、宇宙デブリの熱プラズマ処理技術および物質処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは宇宙の約９８％を占め、物質の第４の状態に分類される。深宇宙は、地球外条件における化学反応を含む応用技術のためのプラズマを生成するための真空（超真空、１０−１４ｔｏｒｒ〜１０−１７ｔｏｒｒ）の理想的な基準および条件を提供する。深宇宙における真空は、惑星および衛星の平均使用可能温度と比較して、極端に低い温度に関連する。太陽エネルギーの勾配は、主にプラズママシンに使用するために供給されるエネルギーとして使用可能である。
【０００３】
従って、ランタニド（Ｌｎ３＋）、イットリウム（Ｙ３＋）、鉄（Ｆｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、及び重水素（Ｄ２）、ならびにＭＧＤ（magneto gas dynamics）およびＭＨＤ（magneto hydro dynamics）システム内の、リサイクルされる高温のパルス状のおよび／または連続的に出力されるプラズマに含まれる原子といった他の元素をシード（seed）するプラズマを用いて気体を処理する力学における物理化学に基づいて、小惑星または小惑星帯または惑星またはそういった惑星の衛星において発見される鉱物、金属塩、酸化金属、および遊離金属または合金の、それ以上再結合し得ない最終生成物への変換といった地球外の物質を処理する方法及びシステムが必要とされている。ここで化学物質または原子種は、異なる純度の勾配（超高純度への技術的な勾配(technical grade to ultrapure grade)）を伴って、純粋な金属に変換されるための十分な時間プラズマ内にとどまりうる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示のいくつかの実施形態は、惑星および小惑星（asteroid）に含まれる金属および気体の抽出（採鉱および精製）、ならびに宇宙デブリ除去のための方法およびシステムを含む。このシステムおよび方法は、抽出／除去される物質について地理的に位置特定するステップと、物質が瞬間的な破裂または分解の深刻なリスクを示すかどうかを判断するために当該物質に対してリスク分析を行うステップと、当該物質を認定または拒絶するためにリスク分析を使用するステップと、プラズママシン（ＰＥＲＴステーション）上のアブレーションシリンダ内で認定物質を捕捉し、安定化するステップと、認定物質の周囲に複数の磁気液圧シリンダを展開するステップと、ＰＥＲＴステーションおよび認定物質の均等化および安定化を行うステップと、認定物質のアブレーションおよび破壊を行うステップと、純粋な元素をアブレーションシリンダから変換するステップと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照して下記に示され、同様の数字は、図面の対応する部分を表す。
【図１】本発明の一実施形態の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態の模式図である。
【図５】本発明の一実施形態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の以下の詳細な記述において、本発明の多くの細部、実施例、および実施形態が記述される。しかしながら、本発明が、説明された実施形態に限定されず、本発明がいくつかの用途のいずれかに適合され得ることは、当業者には明瞭であり、明らかである。
【０００７】
本開示の装置は、地球外物質を処理／変換するために使用されてもよく、以下の要素を備えてもよい。考えられる構成要素を示すこのリストは、例示的なものに過ぎず、このリストは、本出願の方法およびシステムをこれらの構成要素だけに限定するために使用されることを意図するものではない。本開示に関連する当業者は、装置の本質的な機能または動作を変更することなく、本開示内で置換され得る同等の要素が存在することを理解し得る。
ａ．ＰＥＲＴステーション
ｂ．アブレーションコーン
ｃ．レーダ探知
ｄ．Ｘ線回折
ｅ．（ＩＣＰ−ＭＳ−ＡＥＳ）ツール
ｆ．放射性センサー
ｇ．磁力計
ｈ．カメラ
ｉ．ＧＣ−ＭＳ
ｊ．グリッド
ｋ．シャッタ２６
ｌ．レーザ線
ｍ．プラズマＲＦライン
ｎ．付着球
ｏ．ロボティクス
ｐ．ＭＨＤ−ＭＧＤシステム
本開示の方法およびシステムの様々な要素は、以下の例示的な様式で関連付けられ得る。様々な要素間の関係の範囲または性質を限定することは意図されておらず、以下の実施例は、例示的な実施例として提示されているに過ぎない。
【０００８】
実施例の方法、および図１〜図５を参照すると、本開示のいくつかの実施形態は、地球外物質処理のための方法およびシステムを含み、この方法およびシステムは、環状形状または幾何学的形状の組合せから形成される形状の閉ループ装置での実施を含む。上記形状のうちのいくつかは直線状であってもよく、他のものは曲線状または半円形であってもよい。本明細書で使用されるように、本システムは、「ＰＥＲＴステーション」と称してもよい。ＰＥＲＴステーションは、磁気流体力学−磁気気体力学（magneto hydro dynamics-magneto gas dynamics）（ＭＨＤ−ＭＧＤ）リサイクルシステム１０、誘導プラズマトーチ５８、及びレーザ線またはアブレーションシステム１４を含んでもよい。この方法は、地球外環境におけるロボットによるメンテナンスおよび処理シーケンスに適合させることができる。
【０００９】
実施形態は、異なる原子のために設計された多数の異なるプラズマＰＥＲＴステーションを含んでもよい。例えば、実施形態中には、ランタニドおよび常磁性イオン、反磁性イオン、強磁性イオン、遷移金属、希ガス、ケイ素および鉄−ケイ素合金、ゲルマニウム、水素−酸素−水−再結合純粋炭素、貴重なメダル群（ＰＭＧｓ）および同化物、揮発物などのためのＰＥＲＴステーションが含まれてもよい。また、本方法およびシステムは、分子元素、金属酸化物、原子蒸気、原材料、化学物質および／または生物因子などの循環およびリサイクルを提供し、前記元素を不活性化することを目的としてもよい。ＰＥＲＴステーションの構造は、その意図する用途に応じて変更してもよい。
【００１０】
いくつかの実施形態では、図１に示すように、システム１０は、星に設置されるトロイダル形状および準円形のマシンを含んでもよい。前記マシンは、少なくとも３つの誘導高周波（ＲＦ：radiofrequency）プラズマ、３つのＭＨＤ−ＭＧＤ（永久磁石および／またはソレノイド）３６、プラズマアブレーション部１４、および固体を処理するためのレーザ線を備えている。上記固体は、例えば、原材料、岩石、小惑星の一部、バレル、ドラム、地球外ステーションなどによって生成される廃棄物としてのキャニスタを含んでもよい。
【００１１】
前記システムは、Ｘ線回折ツールを含む物質分類部を含んでもよい。Ｘ線回折ツールとは、Ｘ線蛍光（ＸＲＦ：x-ray fluorescence）分析法および誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ：inductively coupled plasma mass spectroscopy）といった、処理される可能性のある物質を分析するためのツール２８である。また、前記システムは、リサイクル／精製準備部１０に動作可能に取り付けられたアブレーションシリンダ１２を含んでもよい。図１及び図２に示すように、アブレーションシリンダ１２は、処理の対象となる物質を受け入れるように設計されたシリンダ入口１８、原子蒸着システム３０、電磁部３２、複数の電極３４と、及びシリンダ出口２０を備えていてもよい。アブレーションシリンダ１２は、格納式のアイリス２６を備えた外部コーンを含んでもよく、前記外部コーンはシリンダ入口１８に通じている。原子蒸着システム３０は、処理される物質を安定化させるための較正グリッド２４を含んでもよい。また、原子蒸着システム３０は、例えばレーザを使用して物質の容積を算出し、与えられた物質を処理するために前記システムを較正してもよい。前記システムが較正されるとすぐに、前記物質は電磁部３２を通過してもよい。電磁部３２は、複数の光ベール−ランベルトコイル（ＯＢＬ：optical Beer-Lambert coils）２２および磁場（図中のＨ）を備えてもよい。前記磁場は、天然元素ならびにランタニドまたは鉄を、それらの磁気感度のために、それらのキュリー点に応じて集中させてもよい。前記物質は、電磁部３２を通過するとすぐに、アブレーションシリンダ１２内に配置された複数の電極３４を通過してもよい。
【００１２】
電極３４を通過した後、前記物質は、シリンダ出口２０を通って前記システムのアブレーション／破壊部１４まで通過してもよく、これについては、フェーズ４の説明において以下でより詳細に説明する。次いで、前記物質は、アブレーション／破壊部１４から、少なくとも３つの誘導ＲＦプラズマおよび少なくとも３つのＭＨＤ−ＭＧＤ永久磁石またはソレノイドを備えるリサイクル／精製準備部１０に進む。
【００１３】
リサイクル／精製準備部１０は、ＭＧＤ−ＭＨＤモータジェネレータプロセス、ＭＧＤ−ＭＨＤプラズマ（希ガス下）、または混合気体（トロイダル形状部１０内で加速および循環される原子種に依存する）を使用して、粒子および原子種（イオン）をリサイクルする。ミリ秒毎に、原子種に装填されたプラズマは、運動系として加速され、そのミリ秒の直後に、プラズマは、発電機系として動作し、リサイクルシステムに対して約５０００サイクル／分の電流を生成する。リサイクル／精製準備部１０に正しくイオンが集中すると、当該イオンは原子分光法により自動的に検証でき、図５に示すように共鳴イオンチャンバに取り込まれる。共鳴イオンチャンバは、アブレーション／破壊部１４から前記物質を受け入れるように設計および位置決めされた入口１８を備えてもよい。次いで、前記物質は、プラズマ６０及び較正グリッド２４を通過してもよい。較正グリッド２４は、連続的に配置されたＯＢＬ２２を有する複数のプラズマ電気化学セル５８を備えている。前記物質は、較正グリッド２４を通過した後、図３に示すように、出口２０を通って質量分析部１６に移動する。質量分析部１６は、前記物質が通過する注入口３８を備えている。電子源４４およびヒータ４０は、注入口３８に近接して配置されており、前記物質をイオン化試料４２に変換することができる。イオン化試料４２の粒子４６は、例えば略Ｃ字型の磁石などの磁石３６によって形成された磁場４８に向けて加速し得る。前記粒子は、荷電粒子ビーム５０を形成し、金属と元素とを最も軽い粒子５２と最も重い粒子５４とに分離し得る。検出器５６は、質量分析部１６内に配置されていてよく、検出器５６は、イオンが検出器５６の表面を通過するか、または検出器５６の表面に衝突するときに生じる誘導電荷または電流を記録することができる。走査機器において、当該機器に対して走査の過程中に検出器５６で生成される信号は、質量スペクトルまたはｍ／ｅの作用としてのイオンの記録を生成しうる。
【００１４】
実施形態において、質量分析部１６および処理は、リサイクル／精製準備部１０および処理の直後に行われてもよい。あるいは、図５に示すように、共鳴イオンチャンバをリサイクル／精製準備部１０および処理に組み込んでもよい。システムの構造の結果として、当該システムは、宇宙デブリ除去のために地球外物質を処理することができる。
【００１５】
実施形態中において、システムの全寸法は、意図する用途に応じて変えることができるが、ある実施形態では、図１の幅Ａは約８ｍであり、高さＢは約３０ｍである。さらに、図２および図５の長さＣは約８００ｃｍであり、高さＤは約６０ｃｍである。
【００１６】
従来のプラズマ（ＲＦプラズマに含まれる）では、危険な分子の通過が数ミリ秒のみに制限されることを考慮すると、リサイクルシステムは、他の元素によって濃縮されたプラズマが、数分間の間、原材料、純粋な元素、金属酸化物、金属塩、原子蒸気、または危険な元素を閉じ込め、また、これらの材料を最終的に破壊することを可能とし得る。本方法およびシステムは、原子の超微細構造を含む原子質量選択（ｅ／ｍ）およびセル共鳴を考慮に入れることができる。原子選択部は、ＭＨＤ−ＭＧＤ処理に直接結合されてもよい。
【００１７】
本方法およびシステムはさらに、Ｆｅ３＋、Ｙ３＋、Ｌｎ３＋（ランタニド）、アクチニドなどを含む原子、およびＮ２、Ｏ２、Ｈｅ、Ｄ２、Ｈ２およびＣＯ２といった気体を取り込む（すなわち、プラズマをシードする）ことによって、プラズマおよび化学的効率の基準を修正するステップを含んでもよい。
【００１８】
本開示の方法およびシステムは、純粋な酸化ケイ素（石英）および窒化ホウ素、炭素−ケイ素−ランタニド複合物質、純粋な炭素、およびダイヤモンドを使用して、人工知能（ＡＩ：artificial intelligence）のための量子機械（Ｑｕｂｉｔ）において使用することができる特定の物質を製造するプラズマツールの使用、およびデコヒーレンス事象を回避するためのニューラルロボット工学の使用、または幾何学的物質としての酸化ベリリウムまたは酸化ジルコニウムの使用を含んでもよい。本方法およびシステムは、ランタニド、イットリウム、ジルコニウム、ケイ素、ホウ素、カルシウム、カリウム、アクチニド、劣化ウランなどを用いて新しいセラミック化合物を形成してもよい。
【００１９】
ＰＥＲＴステーションの使用の結果として、原材料（金属塩、金属酸化物、および原子種など）は、純粋な金属に変換されるのに十分な時間、プラズマ６０内に留まり、一方、操作により生じる残りの気体（Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２及びＨ２など）は、純粋な金属から分離され、適切なタンク内に貯蔵され得る。この方法およびシステムは、イオン化気体（ＬＴＥ（局所熱平衡：local thermal equilibrium）またはＰＬＴＥ（部分局所平衡）におけるプラズマ）の特性に基づくことができ、電動機および／または発電機として働く。前記方法およびシステムは、トロイダル部における原子種の循環を毎分数千サイクル（リサイクル）と仮定することで、深宇宙または惑星もしくはそれらの衛星上での地球外の採鉱および精製作業に適用される。
【００２０】
本開示の方法およびシステムは、処理される物質（すなわち、小惑星、土壌、惑星またはその衛星の地下、または宇宙デブリ）に依存して変化し得るが、いずれの場合にも、複数のフェーズを含み得る。例えば、深宇宙の物体または小惑星のケースでは、前記フェーズは、フェーズ１（幾何学的な位置特定）、フェーズ２（不確定性についての危険度解析）、フェーズ３（アブレーションシリンダ１２のコーンへの進入）（図１の下半分に示される）、およびフェーズ４（アブレーション／破壊部１４における小惑星のアブレーションおよび破壊）（図１の中央に示される）を順に含み得る。
【００２１】
フェーズ１の間、システムは、深宇宙において、要求される近距離での分析シーケンスのために、小惑星の位置を特定し、当該小惑星に近づくためにレーダを使用してもよい。ここで、前記分析シーケンスには、Ｘ線超音波回折ツールおよび誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ‐ＭＳ）または誘導結合プラズマ原子発光分析法（ＡＥＳ：atomic emission spectroscopy）２８ツールが用いられる。小惑星への接近は、慣性モータシステムおよび双曲幾何学によって保証され、小惑星の不安定性の危険を回避し、これにより、前記物体または小惑星の微小重心の変位を防止することができる。
【００２２】
フェーズ２の間、ＲＦおよび磁力計は、物体が、水または炭化水素の不存在に起因する瞬間的な破裂または脱凝集の深刻な危険性を示すかどうかを判断し得る。これらのパラメータを、前記物体に操作を行う前に、プラズマを用いて検査および分析することができる。結果として、小惑星は認定され、フェーズ３に移される、または拒絶される。
【００２３】
リスク分析を行うということは、処置されるべき物体、小惑星、またはデブリの一部の組成を評価することを含み得る。ＩＣＰ、ＭＳ、ＡＥＳ、ＧＣ（Gas Chromatograph）、ＭＳまたはＸＲＦなどの分析が放射性元素を検出できる場合、小惑星の精製またはデブリの除去というミッションは、中止されるか、または特に放射性種の除去のために設計された別のプラズママシンによって行われうる。さらに、小惑星または小惑星の一部が、捕捉後に３０％を超える水を含有する場合、水から鉱物を分離するためのプラズマトーチまたは電波コイルを用いて水蒸気を回収するために予備処理を行ってもよい。その後、精製を開始することができる。小惑星を、高い割合の水を考慮せずに処理すると、処理される小惑星の部分が熱衝撃で爆発することがある。
【００２４】
フェーズ３の間、ＰＥＲＴステーションの外部コーンは、小惑星を安定化するためにいくつかのツールを備えることができる。小惑星の全体積は、小惑星がアブレーションシリンダ１２の内部にあるときにレーザセンサによって計算することができる。ＰＥＲＴステーションは、ロボットの助けを借りて小惑星に移動することができる。しかし、小惑星はＰＥＲＴステーションに移動しない。小惑星がアブレーションシリンダ１２内にある間、いくつかの磁気液圧シリンダを小惑星の周囲に配置することができる。これが行われば、２つの微小重力演算子（ＰＥＲＴステーションと小惑星）が等しくなり、前記システムは安定しているとみなすことができる。ＰＥＲＴステーションが小惑星を扱うことができるように、小惑星は、アブレーションシリンダ１２の入口寸法よりも小さくてもよく、例えば、アブレーションシリンダ１２の入口寸法よりも少なくとも約３倍小さい。実施形態において、アブレーションシリンダ１２の外部コーンは、単一の幾何学的な格納式のアイリス２６（ダイアフラムまたはシャッタ）によって形成され得る。アイリス２６は、小惑星がアブレーションチャンバに入ることを阻止することができる。したがって、除去処理およびプラズマ処理の間、アイリス２６を閉じていてもよい。アイリス２６は、任意の適当な素材で作ることができ、いくつかの実施形態では、シリコン−鉄−タングステンの合金を含む。アブレーションシリンダ１２は、使用しないときにプラズマジーンガス（plasmagene gases）で満たされていてもよい。
【００２５】
フェーズ４（小惑星の一部のアブレーションおよび破壊）は、複数のステップを含んでもよいが、２つの微小重力演算子が均等化され、アイリス２６が閉じられている場合にのみ実施されてもよい。アブレーションシリンダ１２の外面は、レーザ（ＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅｘ）を含み、少なくとも１０〜２０Ｋｗの電源を有していてもよい。アブレーションシリンダ１２の外面は、レーザのライン操作の第１の動作を完了するために、岩石または小惑星に直接適用されるいくつかのＲＦプラズマトーチ（誘導プラズマ（inductive plasma））に関連付けられていてもよい。プラズマトーチのプラズマジーンガスは、ＰＥＲＴステーションの平衡気体と同様のものであってもよく、気体の混合の平衡は、ＩＣＰ−ＭＳ、ＩＣＰ−ＡＥＳ、およびＩＣＰ−ＭＳツールを用いて計算されてもよい。分析パラメータが完了すると、熱的ＭＨＤおよびＭＧＤ操作が開始され、化学種（分子、金属酸化物、原材料など）を完全に分離させ、金属の混合物の原子蒸気を得る。還元プラズマジーンガスとして用いることができるアルゴンは、この仕事を完了させるために用いることができ、アルゴンは、岩石及び／又は小惑星に適用される熱化学反応によって、また、惑星の地面から供給される。アルゴンは副生成物とみなすことができる。
【００２６】
従って、フェーズ４は、トロイダル部ＭＨＤ−ＭＧＤ装置を使用して、原子種および純粋な元素を準備することを含みうる。磁気電気力学装置は、アブレーションシリンダ１２およびＬＴＥ（local thermal equilibrium）におけるＰＥＲＴラインから来る原子種または原子蒸気を純粋な元素に変換するために使用されるプラズマツールの主要部分であってもよい。ＭＨＤ−ＭＧＤマシンにおけるリサイクル操作の必要な持続時間は、ＲＦ−ＫＬＹＳＴＲＯＮツール、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳ−ＡＥＳ−Ｂｅｅｒ  Ｌａｍｂｅｒｔ診断ラインからの結果を使用して計算することができる。
【００２７】
原子種および純粋な元素が準備された後、それらは、ＰＥＲＴステーションの付着球に取り込まれ得る。これは、アブレーションシリンダ１２、ＰＥＲＴライン、およびＭＨＤ−ＭＧＤツールから出力される原材料から純粋な金属を得るのに役立ち得る。付着球の寸法は、金属中で処理および分離される原材料に依存し得る。それぞれの付着球は、例えば直径約３０メートル（ｍ）であってもよく、例えば直径８ｍのいくつかの（少なくとも１０〜５０個の）小球の形状を成していてもよい。各球体は、的確な純粋な元素または元素の混合物（ランタニド）を受け取るように特殊化されていてもよい。元素の原子質量は、標準条件において、異なる磁気特性（キュリーの法則）および特定の点の値（反磁性常磁性特性）に関して「相対的すぎる」場合があるので、非関連元素は付着球体中で混合されなくともよい。結果として、原子種を分離し、それらを濃縮するために複数の方法を使用することができる（精製操作(refining operation))。実施形態において、例えば、１つの付着球（８メートル）のみが主球（３０メートル）の内側に用意され、混合原子蒸気（Ｌａ〜Ｌｕ系列）、イットリウム、およびスカンジウムを受け取ってもよい。ＰＥＲＴステーションラインおよびアブレーションシリンダ１２から来る他の蒸気は、他の特定の付着球中に貯蔵することができる。前記他の蒸気は、戦略的資源としての水（Ｈ２Ｏ−Ｄ２Ｏ−Ｔ２Ｏ）を含む。
【００２８】
プラズマ中の原子種の熱処理およびリサイクルのためのＭＨＤ−ＭＧＤ（モータージェネレータシステム）は、小惑星に適用することができ、惑星の採鉱、宇宙デブリの除去に適用され得る。
【００２９】
複数の方法が、地球外物質を精製するために適用されてもよい。原子種の熱処理およびリサイクルのための好ましい実施形態（モータジェネレータシステム）は、小惑星に適用することができ、惑星の採鉱、ならびに宇宙デブリの除去に適用することができる。
【００３０】
第１の方法は、蒸着によって、プラズママシンに由来する金属を回収するステップを含み得る。前記金属は、静電部、電磁部、質量部において回収および／または取り込まれ、イオン選択部の共振周波数において回収および／または取り込まれる。蒸着は、Ｆｅ−Ｃｏ−ＮｉおよびＳｉ−Ｇｅを精製する上での重要な部分であり得る。温度勾配および真空制御を調節することによって、酸素（Ｏ２）、二酸化炭素（ＣＸＯＹ）、および硫黄（ＳＸＯＹ）が熱ゾーンで分離され、純粋な元素（基本状態の金属）が生成され得る。
【００３１】
酸素（Ｏ２）は、惑星の大気中、加えて火星におけるＣＯ２（二酸化炭素）から、本開示のプラズマツールを有するパート（Ｐｅｒｔ）ステーションによって生成することができる。
【００３２】
第２の方法は、半導体または非金属から遷移金属化合物を分離するために静電気的および電磁的選択を使用することを含んでもよく、また、静電場または電磁場によって処理することができない元素から金属を分離する（イオン化する）ことを含んでもよい。これは、一方の側に金属を配し、静電場または電磁場によって処理することができない元素を他方の側に配する。
【００３３】
第３の方法は、超真空条件下（１０−１４〜１０−１７ｔｏｒｒ）において質量原子選択を行うことを含んでもよい。第３の方法は、質量分析器と称されてもよい。深宇宙では、超真空および非常に低い温度勾配に関して、自然の標準条件が理想的である。この方法は、質量分析法（mass spectrometry、mass spectoroscopy）の式ｑ／ｍを使用してもよい。
【００３４】
プラズマがＭＧＤ‐ＭＨＤ−条件下でＰＥＲＴラインまたはトロイダル部において局所熱平衡（ＬＴＥ）または部分局所熱平衡（ＰＬＴＥ）にある場合、Ｓａｈａ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの方程式および条件は、平衡基準状態条件においてプラズマを理想気体とみなすことができる。
【００３５】
イオン（イオンの共鳴周波数）の分離および選択は、金属イオン（プラズマ源ＭＨＤ−ＭＧＤから得られる金属イオン）として前記原子種を取り込むことを含んでもよく、サイクロトロン共鳴部内に配置され、特定の電極３４（Ｎｉ−Ｃｏ−ランタニド（希土類））上に収集されてもよい。以下は、電子のプラズマ周波数の実施例である。
ｗｐ(プラズマ周波数）：９．１０３×（１０１６）１／２（式中、ｎ（ｎ＝１０１６）はプラズマ密度であり、１０１３＜ｎ＜１０１８）
アルゴンプラズマの場合：密度Ｓａｈａ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程式：
８．１３×１０１６ｃｍ−３＜｜ｎ｜＜４．３１×１０１７ｃｍ−３〜１０，０００Ｋ
実施例（ニッケルイオンを用い、Ｉ−ＩＩ−ＩＩはイオン化状態を示す）：
ＮｉＩ密度＝１．４１×１０１１ｃｍ−３
ＮｉＩＩ密度＝４．５×１０９ｃｍ−３
ＮｉＩＩＩ密度＝４．７×１０８ｃｍ−３
ＡｒＩ密度＝４．３１×１０１７ｃｍ−３
本開示の方法およびシステムは、地球外環境において使用されてもよく、惑星および小惑星に含まれる金属および気体の抽出のために使用されてもよく、または宇宙デブリの除去のために使用されてもよい。目的は、サイクロトロン共鳴周波数(ＣＲ：Cyclotron Resonance frequency)を生成し、選択された金属の原子種を収集するために、搬送波または外部場によってプラズマに影響を与えることであり得る。この方法はまた、惑星の土壌または地下および衛星または小惑星からの水の抽出および／または合成を可能にし得る。本方法およびシステムは、また、抗重力装置および量子コンピュータなどの、凝縮物質および超伝導体の分野で使用することができるいくつかのマトリックスを作成することができる。
【００３６】
本開示の方法およびシステムは、還元性または酸化性プラズマ媒質中に金属気体擬似溶液を形成することができる。得られた前記金属「溶液」は、貴金属および同化物の採鉱および精製処理の手段を構成し得る。金属気体溶液は、生物学、電子工学、エネルギー、生物医学などに関連するナノテクノロジーで使用することができる。
【００３７】
本開示の方法およびシステムは、太陽活動または惑星近くからの放射を電気または磁場に変換する特性を含む、宇宙探査機のためのパイプライン、壁、シールド、および大型構造の製造に使用することができる。このプロセスは、宇宙探査機またはＰＥＲＴステーションのケイ素−鉄（Ｓｉ−Ｆｅ）シールドに関連する電磁シールドに使用することができる純粋なＢｉ（ビスマス）を生成することができる。また、本方法およびシステムは、幾何学的プラズマ部における、紫外線の存在下における電子の捕捉および電流生成のための気体電極３４として、ケイ素およびゲルマニウムを生成することもできる。
【００３８】
本開示のシステムは、毎年数百トンのデブリを処理し、そのデブリを、精製すべき副産物に変換し、特別な目的のための原材料として、または有人またはロボットステーション用の原材料として利用するために使用することができる。有機分子は、完全に破壊され、水または他の基本的な化学物質に変換され得る。
【００３９】
当業者は、本発明のシステムの機能的利益を享受するために、多数の設計構成が可能であることを理解するであろう。したがって、本発明の実施形態の様々な構成および配置が与えられると、本発明の範囲は、上述の実施形態によって狭められるのではなく、特許請求の範囲の広さによって反映される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
開示された発明における実施形態は、惑星および小惑星に含まれる金属および気体の抽出、ならびに宇宙デブリの除去に役立ち得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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