質問: 低コストで惑星間旅行する方法を思い付きました。名付けて「月面リニアモーターカー・ハンマー投げ方式」です。
回答: 発送は斬新ですが、考えれば考えるほど、無駄なことが多そうですが、実現可能な方法を考えてみましょう。 まず一番最初に気になったところは、宇宙船をどのようにして月軌道上のワイヤーに固定しようと考えているのでしょうか。 軌道上で静止させるのであれば、わざわざ地球から到着した速度を殺して静止させる必要がありますよね。 減速のために非常に無駄なエネルギーを消費することとなるどころか、その結果月の引力の影響で宇宙船は墜落してしまいますから、この方法では無理でしょう。 月面に着陸させる必要があり、着陸のために無駄なエネルギーを消費するだけではなく、着陸のための設備を宇宙船に搭載させて月まで運ぶ必要がありますから、そのエネルギーも考慮しなければなりません。 また、ハンマー投げとおっしゃっていますが、やりたいことはグライダーと同じです。 ハンマー投げであれば、開店によって生まれる遠心力となりますが、リニアモーターカーでは直進方向に引っ張ることしかできません。 ハンマー投げの方法で行うのであれば、リニアモーターカーのモーターだけでよく、モーターの回転による遠心力で宇宙船を放出させればよいということになります。 ここでは、リニアモーターカーで引っ張る方法を考えてみましょう。 グライダーが空に上がっていくのは、空気による揚力があるおかげです。 揚力がない月面では、遠心力が働くのは、リニアモーターカー月の丸に見たいしての遠心力が発生しているということになります。 ただし、よく考えてみてください。 月の丸みよりも、月面の凸凹の方がはるかに大きくありませんか。 これでは遠心力を考えることは困難です。 ワイヤーを短くしてしまえば、遠心力を受けることはできません。 月が丸いとは言っても、その丸みの影響を受けるだけの遠心力の状況を作るためには、長さ数百キロのワイヤーで引っ張る必要があり、その自重と、宇宙船の重量、リニアモーターカーの加速度に耐えるための総重量に耐えうるワイヤーが必要になります。 そのようなワイヤーが開発されるのであれば、軌道エレベーターは現実的なものとなりますので、わざわざ月にリニアモーターカーを持ち込む意味がなくなります。 これもひとまず考えないようにしましょう。 リニアモーターカーは宇宙船を引っ張っているだけでしかないため、宇宙船はリニアモーターカーのほぼ真後ろにしかいません。その状況で地球の1/6の引力に引っ張られ、宇宙船はひこずれらてしまいます。 この状況を回避するためには、リニアモーターカーに引っ張られて墜落しないように常に上昇し続けれる必要があります。 ワイヤーの長さが長いため、上昇のエネルギーによってリニアモーターカーが浮き上がってしまうことなないでしょう。 とはいえ、いずれにしても、重力に逆らう上昇にエネルギーは不可欠です。 ここでは、これらをクリアできると仮定しましょう。 では実際に、リニアモーターカーはどれだけの速度を出す必要があるのでしょうか。 リニアモーターカーの速度が仮に1,000km/hまで出せたとしても、あなたの考えでは、その3倍の3,000km/hまでにしか速度を出すことはできません。 人工衛星を軌道上に投入するために必要な速度は、28,440km/hです。 地球の引力を脱出して月まで移動するために必要な速度は、40,320km/hです。 月の重力は地球の約1/6ですから、月の引力を脱出するために必要な速度は、単純計算ですが、約6,720km/hとなりますので、リニアモーターカーの速度は最低条件としてその1/3の2,240km/hの速度が出せる必要があります。 ここも仮に、2,240km/h出すことができるリニアモーターカーを開発したとしましょう。 仮に月面で、その速度を出してしまえば、月面では重力が低いため、車体のごくわずかな振動でも、リニアモーターカーが浮かび上がってしまうでしょう。 浮かび上がらないようにレールから離れないようにするとなれば、リニアモーターカーを抑えなければなりませんが、空気がないため、車のエアロのようなことはできませんので、リニアモーターカーの車体を押さえつけなければなりません。 抵抗がないことで高速走行を可能にしているリニアモーターカーに抵抗をあたえ、押さえつけなえればならないというのは、なんと無駄なことをしなければならないのだろうか。リニアモーターカーのメリット半減です。 次にレールを考えてみましょう。 月面では、昼夜の温度差が非常に大きく、昼夜の影響を受け続けてしまうと、この設備を継続的に利用することに無理が出てきます。 日の当たる場所は摂氏110度にもなるため、日の当たらないクレーター内にレールを敷設することで、一定の温度環境で説部の運営が可能となります。 またクレーター内に敷設することで、対応フレアの影響を受けにくくなるというメリットも生まれます。これは結果として合理的ですね。 問題があるとすれば、2,240km/hの速度に到達し、宇宙船を切り離して安全に停止できるだけの長さのレールをクレーター内に敷設できるかに疑問が残りますが、ここもクリアできたとしましょう。 これらの条件をすべてクリアできたと仮定しても、先ほど説明した通り、地球の引力の脱出速度を超える速度の方がはるかに高速です。 月面に到達するための速度の方が遥かに高速で、そもそも、引っ張ってもらう必要がないくらいの速度で月まで移動してこなければならないのですから、すべてにおいて意味がないようです。 そのエネルギーを無駄にして、月面から再度宇宙船を打ち上げ?ようとするメリットはなさそうです。。 月の重力を利用したスイングバイさせれば、さらに効率の良く速度を上げることが可能です。 現在の運営方法は理にかなっているということが、よくわかりました。