６５ 惑星への植民 #宇宙旅行

６５　惑星への植民 #宇宙旅行

６５－１　太陽系内植民
６５－１－１　国際宇宙ステーション(1999～2024) [1]
・高度：400km
・乗員数：6人
・重量：420t
・参加国：アメリカ、ロシア、カナダ、ESA加盟国、日本
・空気中の凝結水だけでなく尿からも水を再生することで、地上からの水の補給をほとんど必要としない。
・宇宙飛行士の交代にはソユーズ宇宙船が使われている。
・総費用：1,540億ドル(16兆円)



※ISS [2]

６５－１－２　月
○グーグルとXプライズ財団が月面無人探査レース「グーグル・ルナ・Ｘプライズ（ＧＬＸＰ）」開催！[3]
・高精細画像や動画を2017年末までに地球に送信することを競う。
・優勝賞金2000万ドル。
・2018年　全チームが期日内の打ち上げを達成できず終了。

○月の諸元 [4]
・地球との平均距離：380,000km
・所要時間：3日
・重力は地球の6分の１
・大気が無く、隕石の影響を直接受ける。
・極地域には水が存在する。
・赤道付近には酸素を含む鉱物が存在する。
・磁気圏が無く、放射線レベルが高い。
・太陽電池パネルの製造に必要な原材料が採掘できる。
・かつては活火山があったが、現在はすべて休止状態。

６５－１－３　火星
６５－１－３－１　マーズワン(Mars One)＞[5 ][6]
○2031年までに、火星への片道移住をしようとしている、オランダの民間非営利団体
○計画
2016年9月　移住希望者24人を選ぶ。
2017年　最初のチームを選抜し、訓練を始める。
2020年　実験施設を火星に送り込み、火星の衛星軌道に衛星を設置する。
2026年　ローバーを送り込む。
2031年　4人を火星に移住させる。
その後、2年(26か月)ごとに、4人ずつ増やす。

○マーズワンは従来の技術で可能だが、資金調達が課題。
・費用：60億ドル
（放映権や寄付で資金を調達する。）
（これまでに、$ 780000を調達）

※Mars One Webshop [7]

〇マーズワンは非営利団体であるMars One Foundationと、営利企業であるMars One Venturesの2つの組織から構成される。Mars One Venturesは2019年1月15日に破産した。
※マーズワン－Wikipedia

６５－１－３－２　スペースX（SpaceX）社 [8]
○今世紀中に自立したコロニーを実現することを目標にしている。
○システムは、再利用可能ロケット100隻、火星上のロケット推進剤製造施設などで構築される。
○ファルコン9（Falcon 9）ブースターをスケールアップしたものを使う。
○NEWS と計画　
2019年　ダミー人形を乗せてISSに到着。
2025年　有人宇宙船が火星に到着。

６５－１－３－３　火星の諸元 [9]
・所要時間：６～７か月
・直径は、地球の半分
・重力は、地球の約40％
・自転周期は、24時間40分くらい
・衛星は、二つ（ダイモス、フォボス）
・大気は地球の0.75％（二酸化炭素95％、窒素3％、アルゴン1.6％）
・地下に氷があるらしい。
・火星の磁気圏はとても弱く、太陽風を防ぐのに十分ではない。[10]
・火星周回軌道上は国際宇宙ステーションと比べて放射線のレベルが2.5倍も高い。[10]

６５－１－４　宇宙エレベーター
○なぜ宇宙エレベーターが必要なのだろう？
○宇宙エレベータの輸送コストはロケットの1/160だからだ。
※宇宙エレベータの輸送コスト：0.05億円～0.1億円／t [11] (ファルコンは16億円／t) [12]

○大林組は2012年に2050年には宇宙エレベーターを建築するという構想を発表している。[13]
○高度36,000kmの静止軌道ステーションまで30人乗りのエレベーターが1週間で移動する。[11]
○課題は長くて強いケーブルの製造技術など。
※ケーブルの長さ：144,000km、重さ7,000ｔ
○宇宙エレベーターの建設コストは１兆円。[11]

○最初に20ｔのケーブルを静止軌道に打ち上げ、上下に伸ばし、徐々に太くする。[14]



※宇宙エレベーター [13]

６５－２　ケンタウルス座アルファ星 [14]
○太陽系に最も近い（4.39光年）三重連星。
○質量と年齢
・A：1.1M（太陽質量）、48.5億年
・B：0.907M、48.5億年
・C（プロキシマ）：0.123M、48.5億年
○到達期間：３万年（現在の技術）
○およそ25,000年後には3光年まで接近する。
○長期移動の間のエネルギーと安全を考えると、自然の力を利用することが必要。
→Ｎｏ．８０　星船＝宇宙船太陽系号

６５－３　太陽周辺の恒星の動き [15]
○太陽は、約10万光年の直径を持つ天の川銀河の中心から２万６千光年に位置し、約２億年で公転している。
・天の川銀河の恒星数：約2000億個
☆周辺の恒星の動き次第で、太陽が他の恒星に接近する可能性もある。



※太陽周辺の恒星の運動

６５－４　アンドロメダ銀河との衝突 [15]
○天の川銀河の隣にあるアンドロメダ銀河は秒速約122kmの速度で銀河系に近づいている。従って銀河系はアンドロメダ銀河と約40億年後には衝突する。
○この衝突でも太陽やその他の恒星が互いに衝突する可能性は低いが、衝突から約20億年後には2個の銀河は合体して1個の楕円銀河を形成すると考えられている。

６５－５　News
○ダイヤモンドでできた惑星発見！[16]
・この惑星は、たった40光年のところにある。
・宇宙船で、片道30万年、往復60万年ポッキリ。
・ハヤブサＺの開発を急げ！

【参　照】
1. 国際宇宙ステーション - Wikipedia 
2. ”The International Space Station: Together is the Future” NASA
https://www.youtube.com/watch?v=NtrVwX1ncqk
3. Pavel Alpeyev”グーグルが月面無人探査レース、賞金25億円－日本チームも参戦”at Bloomberg
4. Wikipedia：月の植民
5.MARK PRIGG FOR DAILYMAIL.COM “The final countdown for Mars One: 100 remaining candidates for controversial one way trip to undergo 'intense' testing” 20160606
6. Mars One
7. Mars One Webshop
https://community.mars-one.com/webshop/products/hooded-sweaters
8. “火星コロニー構想、スペースXのマスク氏発表 「楽しい旅」に”at YAHOO! JAPAN ニュース 20160928
9. 米山 慎吾“マーズワンの火星移住計画は2025年に4人？プロジェクトの評判が？”at 40’s Exchange Hack 20160208
10. 火星の植民 - Wikipedia 
11. “驚愕！！2021年には宇宙エレベータで宇宙へ行ける！！のか？”at NAVER まとめ
12.Ｎｏ．６８　宇宙旅行のコスト
13. 石井　英男”宇宙エレベーターが実現する「2050年宇宙の旅」” at TELESCOPE Magazine 2013
14. ケンタウルス座アルファ星 - Wikipedia 
15. moonrainbouw”宇宙への旅人 太陽系は高速で移動している！”
16．Caterina Visco”ダイヤモンドでできた惑星”at WIRED

【履　歴】
20190329　スペースXとマーズワンに関する計画等の修正

６４ Space Travel #SpaceTravel

６４　Space Travel　#SpaceTravel

６４－１　The Wall of Time
At a rate of traditional space ship it takes
・5 months to Mars. [1]（It takes 2.6 years to round trip due to the revolution of the Earth and Mars.）
・20 to 30 years to out of Solar System
・30,000 years to go to our nearest neighbouring star, Alpha Centauri (distance: four light years). [1]

⇒Human colonization of other planets will be achieved by intelligent machines consisting of mechanical and electronic components.- Stephen William Hawking



⇒If humans are required, it will be reproduced from the DNA information. [2]

※Maximum speed of the vehicle, which was invented by human is 111km / s in the Apollo 10. [3]

６４－２　A New System：Laser-Powered Engine 
：Propulsion of spacecraft is obtained by irradiation of the laser to the sail. (Use of Solar wind is also possible)
：The system can propel spacecraft to 30% of lightspeed. [1]
：This could get a 100 kilogram robotic craft to Mars in three days.( A craft occupied by humans would take slightly longer -- but at a month.) [1]

○Tasks：
・Energy source
・It is necessary to install the base on the planet orbit. 
・There is a need also to set up a base on the arrival point for deceleration.

※Lightspeed＝300,000km / s

○Development status of laser propulsion system 
1973－1975　Mariner 10(USA) which flew by the planets Mercury and Venus demonstrated the use of solar pressure as a method ofattitude control in order to conserve attitude-control propellant. [4] [5] 
2010　Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) launched the world's first interplanetary solar sail spacecraft"IKAROS" (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) to Venus. [4]
2015　Light Sail-A (The Planetary Society) was successfully tested to deploy a solar sail.
2016　 The Team of Stephen Hawking and Yuri Milner proposed making a journey to Alpha Centauri.（⇒No.６４－５　Breakthough Starshot）



※IKAROS＝= Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun（JAXA）

６４－３　Antimatter Spaceship [6]
・Causing the "annihilation" of positrons and electrons to get the driving force of the spacecraft.
・Expected to be 40% of the speed of light.
・10 years to go to our nearest neighbouring star, Alpha Centauri (distance: about 4 light years).

○Problems
・To save antimatter is not possible with current technology (1g antimatter is the same destructive power as an atomic bomb).
・The anti-hydrogen required for the journey towards the nearest star is about 17g, but the cost of making the antimatter 1g is about 1,000 billion＄.

６４－４　Planet Type Spacecraft
○For long-term space travel of humans, we must have Planet type spacecrafts.
※ Planet type spacecraft;PTS：Which is a Spacecraft Modified a Planet for ultra-long-term space travel.

６４－５　Plans to Build Interstellar Spacecraft：Breakthough Starshot [7]
○April 2016　 The Team of Stephen Hawking and Yuri Milner proposed making a journey to Alpha Centauri.
○The craft(Nanocraft) will have a solar sail, a few meters across and weighing a few grams.
○And the craft will reach 20% of the speed of light within 10 minutes—fast enough to reach Alpha Centauri(distance: about 4 light years) in 20 years.

※Nanocraft：The spacecraft (dubbed a StarChip), would be a very small centimeter-sized vehicle weighing a few grams. The camera, computer, communications laser, a plutonium power source, photon thrusters and the solar sail (4 by 4 meters) must be miniaturized to fit within a mass limit. They would be propelled by a square-kilometre array of 10 kW ground-based lasers with a combined output of up to 100 GW. [8]


※StarChip + Lightsail：Nanocraft [9]


※StarChip [10]
※Weight：１ｇ。

○All components must be engineered to endure extreme acceleration, cold, vacuum, and protons.
○The team calculates the laser technology will be ready in a few decades’ time. （Energy source is nuclear fusion.（⇒No.６６　Fusion Power））
○ In this plan, the spacecraft will cross Alpha Centaurs in a few minutes. [10]
○ The cost is $ 10 billion.


※レーザー推進システム [9]

○By the way, Alpha Centauri is to close to 3 light-years after approximately 25,000 years .

６４－６　Level of Space Travel
　Level１　Rocket 
　Level２　Spaceship Earth　⇒Ｎｏ．７１－２　Move the Earth = Spaceship Earth
　Level３　Starship　⇒Ｎｏ．７９　Starship　
Level４　Transporter
Level５　Warp　⇒Ｎｏ．８１　Black holes are exits to the another universe？ 

【References】
1. Nasa's laser-powered engine could get us to Mars in 72 hours
2. Ｎｏ．３９ Brain
3. Un kickstarter per sviluppare il motore ad antimateria(ITALIA)
4. Solar sails (also called light sails or photon sails) - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail
5. Mariner 10
6. New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions
7. Science News
8. Breakthrough Starshot - Wikipedia
9. LIVE: Stephen Hawking and Yuri Milner to announce space exploration initiative “Starshot” 
https://www.youtube.com/watch?v=c7VPHGjT8A4
10. Will Starshot's Insterstellar Journey Succeed?
https://www.youtube.com/watch?v=fsARBnvUB2E

【Change log】
20170522　Addition of materials to Ｎｏ．６４－５　Plans to Build Interstellar Spacecraft：Breakthough Starshot

６４ 宇宙旅行 #宇宙旅行

６４　宇宙旅行　#宇宙旅行

６４－１　時間の壁
従来の技術だと・・・
・火星まで５か月。[1]（地球と火星の公転のため、往復には2.6年かかる。）[2]
・太陽系から出るのに20～30年かかる。
・約４光年離れた一番近い恒星（ケンタウルス座アルファ星）に行くのに３万年かかる。[1]

⇒人間の他の惑星への植民は、機械や電子コンポーネントからなる知的マシンによって実現する。－スティーブン・ホーキング 



⇒ヒトが必要ならば、ＤＮＡ情報から再生することになる。[3]

※人間が発明した乗り物の最高速度は、アポロ10号が記録した111km/s。[4]

６４－２　新推進システム：レーザー推進システム 
：レーザーを宇宙船の帆に当ててその反射により推進する。（太陽風の利用も可能）
：宇宙船に搭載する燃料が少なく、光速の30パーセントにまで加速可能。[1]
：重量100kgの無人宇宙船を火星まで3日で送り込むことができる。（有人宇宙船の場合は1カ月程度）[1]
○課題：
・エネルギー源
・惑星軌道上に基地を設置する必要がある。[5]
・減速のために到着地にも基地を設置する必要がある。

※光速＝300,000km / s

○レーザー推進システムの開発状況
1973～1975年　Mariner 10（米）が太陽風を推力に利用。[6]
2010年　IKAROS（実証機）は、ソーラーセイルによる光子加速を実証し、同年12月に金星フライバイに成功。[7]
2015年　ソーラーセイル宇宙船の実験機「ライトセイルA」（惑星協会（※(The Planetary Society)））が、太陽帆を展開するテストに成功。[8]
2016年　スティーブン・ホーキングとユーリ・ミルナーが約４光年離れた一番近い恒星（ケンタウルス座アルファ星）の探査計画を発表（⇒No.６４－５）



※IKAROS＝= Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun（JAXA）

６４－３　反物質ロケット [4]
・陽電子と電子の「対消滅」を起こして、宇宙船の原動力にする。
・光速の４０％を見込む。
・約４光年離れた一番近い恒星（ケンタウルス座アルファ星）に行くのに10年。 

○有効性の検証が必要：
・反物質の保存そのものが、現在のテクノロジーでは不可能（1gの反物質は、原子爆弾と同じ破壊力）。
・最も近い恒星に向かう旅に必要な反水素は約17gだが、反物質1gをつくるコストは約1,000億＄。

６４－４　星船 [9]
：太陽系以外の惑星に航行する宇宙船。

○星船の条件
人類が光速で長期の宇宙旅行をするには、次の条件を満たす必要がある。
１） 丈夫な殻を持つ。・・・必ずしも堅い必要はない。
２） 放射線を遮断する。
３） 重力を得る。

⇒このことから、星船は惑星を宇宙船に改造したもの（：惑星型宇宙船）と想定される。

６４－５　恒星探査計画 ：ブレークスルー・スターショット（Breakthough Starshot） [10]
○2016年4月　スティーブン・ホーキングとユーリ・ミルナー達が約４光年離れた一番近い恒星（ケンタウルス座アルファ星）の探査計画を発表。
○数グラムのミニ探査機(Nanocraft)を10分以内で光速の20％に加速する。
○探査機はケンタウルス座アルファ星に20年で到達する。

※Nanocraft：重さ数グラムの切手サイズの超小型宇宙船「スターチップ（StarChip）」（カメラ、コンピュータ、通信レーザー、プルトニウム電源、ソーラーセイル、光子スラスタ、ナビゲーションが搭載される）に1辺が４メートルほどの極薄の帆（Lightsail：Solarsail）を取り付け、地上からこの帆に向かってレーザー(100GW beam)を照射する。[11]


※StarChip + Lightsail：Nanocraft [12]


※StarChip [13]
※重さは１ｇ。

○極端な加速、低温、真空、および陽子に耐えられるように、すべてのコンポーネントを設計する必要がある。
○また、レーザー推進システム等の開発に20数十年要する。（エネルギー源は核融合（⇒No.６６　核融合発電））
○この計画では探査機はケンタウルス座アルファ星の横を数分で通過してしまう。[13]
○費用は100億ドル。


※レーザー推進システム [12]

○ちなみに、ケンタウルス座アルファ星はおよそ25,000年後には3光年まで接近する。

６４－６　宇宙旅行のレベル
レベル１　ロケット型宇宙船
レベル２　宇宙船地球号　⇒　Ｎｏ．７０－２　地球を動かす計画＝宇宙船地球号
レベル３　星船　⇒　Ｎｏ．８０　星船＝宇宙船太陽系号
レベル４　転送装置
レベル５　ワープ　⇒　Ｎｏ．８１　ブラックホールは別な宇宙の出入り口：ワームホール

【参　照】
1. NASAのレーザー推進なら、火星に3日で到達できる。
2. 火星往復が3ヵ月、プラズマビームの新推進システム
3. Ｎｏ．３９　脳
4. 宇宙旅行を実現する「反物質エンジン」
5. 宇宙探査機のためのレーザー基地衛星
6. Mariner 10
7. 太陽帆（たいようほ、ソーラーセイル）- Wikipedia 
8. ソーラーセイル宇宙船「ライトセイル」が宇宙で太陽帆の展開に成功
9. 恒星船 - Wikipedia 
10. AFP BB ニュース
11.ブレークスルー・スターショット – Wikipedia
12. LIVE: Stephen Hawking and Yuri Milner to announce space exploration initiative “Starshot” 
https://www.youtube.com/watch?v=c7VPHGjT8A4
13. Will Starshot's Insterstellar Journey Succeed?
https://www.youtube.com/watch?v=fsARBnvUB2E
14. “20年でアルファ・ケンタウリに探査機到達を目指すプロジェクト”. Wired. 2016年4月18日

【更新履歴】
20170522　Ｎｏ．６４－５　恒星探査計画 ：ブレークスルー・スターショットへの資料追加