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宇宙空間での発電

  • 質問No.1514822
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お礼率 76% (42/55)

私は中学生なのですが、現在天体を理科で勉強しています。
2学期にレポートを提出するのですが、そのレポートはこれから自分で宇宙について調べてみたい事。です。
私はそのテーマを宇宙空間での発電にしました。
宇宙では、無重力空間なので、たとえばこまをまわしても半永久的に回り続けます。
なので、私は発電機は回り続けると考えるのですが、なかなか探しても見つかりません。
宇宙空間での発電は可能なのでしょうか?
教えてください。

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.10
  • ベストアンサー

ベストアンサー率 31% (923/2913)

 発電じゃありませんが、発電した電気を
貯める方法として、「フライホイール」と
いうのがあります。

 超電導材料と磁石を使って、磁気の反発で
円盤を浮かせておいて(リニアモターカーと
同じ原理です)、発電した電力で円盤を
回転させます。

 必要なときに、この円盤の回転から発電機の
原理で電力を取り出すんです。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

回答ありがとうございます。
参考になります。
フライホイールという方法は、宇宙ではつかえるのでしょうか?
使えたら、摩擦も少なく、良いと思います。
回答ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/20 09:57

その他の回答 (全11件)

  • 回答No.12

ベストアンサー率 31% (30/94)

発電は可能ですが半永久的ではないのが結論だと思います。
ただ擬似的に半永久的風に見せる方法もあって、
エレクトロダイナミックテザー衛星というのがあります。
ヒモでつながった振り子を回すような人工衛星です。

地球などの惑星の磁場上で振り子が通過すると
振り子がつながっているヒモに、
フレミングの法則で誘導電流が発生します。
(惑星の磁場と振り子の運動があるので)
この時に、
この電流を蓄えることで発電が可能になるという物です。
ただその代償として、
振り子の運動に抵抗が生じて高度は低下していきます。
逆の理屈でこの磁場上で、
電流を流せば逆の作用で高度が上昇していきます。

振り子の周回軌道上には、
ここで発電すれば最も発電できるポイントと
ここで電気を流せば、一番高度が上昇できるポイントがあるので
その地点でタイミングを狙って発電または電気を流します。
この作業を繰り返せば半永久的風に発電できるようになるようです。
(実際は惑星の自転エネルギーを拝借しています)

ただ木星級の惑星の磁場でないと無理らしいです。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

返信が遅くなって申し訳ありません。
そうですか…
やはり、難しいのですね。

別の方法としては、すごくわかりやすく良かったです。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/09/19 00:09
  • 回答No.11

ベストアンサー率 16% (2/12)

 宇宙空間で力学的な発電を行おうと思っても、地球上での発電と原理は全く同じです。タービンを回すエネルギー(力)が外部から持続的に供給されなくてはなりません。「水力」なら水の落下、「火力」や「原子力」なら熱せられた高圧蒸気、「風力」なら風とというように発電機のタービンを回す力が必要です。宇宙空間でそれを何に求めるのでしょう。敢えて言うなら太陽風かな。
 御質問のような力学的な発電を宇宙空間でやるメリットがあるかどうか。原子力発電を環境問題を考えて宇宙でやるというのが、もしかしたらメリットがあるかも。放射性廃棄物は太陽に向かって落としてしまうか、太陽系外へ向かって投げてしまうとか。その辺もこれからの「宇宙道徳」みたいなものに抵触するかもしれませんね。また、地球から核燃料を常に運ばなければならないので、その点、コストはどうなのか。中々難しいですよ。
 むしろ手っ取り早いのは、太陽光発電でしょうね。こちらは太陽光を直接電子の流れ変換しますので、可能性はあるし、人工衛星などではすでに実用化されています。
 問題は、その電力をどうやって地球に送るかですよね。レーザー光線でも使いますか。その辺をクリアしないと宇宙空間での発電は宇宙空間でしか使えないですね。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

お礼が遅くなってしまって、申し訳ありません。
やはり、地球と同じ条件のようですね…。
宇宙での原子力発電も難しいみたいですし…。
近い将来、私は「宇宙の空間を有効利用したらどうだろうなぁ?」と思っているのですが、相当な研究が必要でしょうね。
ご回答ありがとうございました。
投稿日時:2005/08/25 10:23
  • 回答No.9

ベストアンサー率 18% (514/2762)

無重力だから半永久的に回るのではありません。空気抵抗がないからです。

回転から電力を取り出せばブレーキがかかりますから、止まってしまいます。トラックのブレーキには、この原理によるリテータというのがあります。

宇宙空間でも、もちろん発電は可能です。ただ空気がないので、それを考慮しなければいけません。今まで実用化されたものとしては、太陽光発電、燃料電池、原子電池(崩壊熱発電)、原子力です。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

回答ありがとうございます。
空気抵抗もそうだと思いますが、無重力なので、床との摩擦抵抗がないと言うこともあるのではないでしょうか?
モーターによりブレーキがかかる事はわかったのですが、地球上よりも、空気抵抗が内分、地球よりも効率が良いと思います。
また、空気を使う必要があるため、スペースシャトルのメカニズムを真似て、液体酸素を宇宙にもって行ってはどうでしょうか?
また、宇宙に水を持って行って、電気分解をして、酸素と水素にわけ、それを爆発させれば、うまい具合で循環するコトは不可能でしょうか?
まぁ電気分解とのバランスも関係しますが…(苦笑
地球上よりも、宇宙空間のほうが、効率が良いよ考えます。
投稿日時:2005/07/20 09:53
  • 回答No.8

ベストアンサー率 22% (23/102)

>では、現在の人工衛星などで使われている、ソーラーパネルの基盤は相当な絶縁技術が施されていると言う事ですが、その基盤を使うことは出来ないのでしょうか?よろしくお願いします。

恐らく、エアが全部抜けても宇宙船の機材は作動できるようになっていると思います。

ゴムやプラスチックを流し込めばこれだけで、絶縁、耐Gショック性は向上できますので、この応用でいくらでも絶縁や耐G性は向上可能です。

空気抵抗と言うような、低い数値は無視して発電してはどうでしょうか?

>たとえばこまをまわしても半永久的に回り続けます。
ならば、巨大な宇宙ステーション2個を反対に回して駆動させてはどうでしょうか?

モーターと宇宙ステーションでは、モーターはステーションと同じ方向に回転してしまいます。
同等の重量で反転させれば、
相当ロスの低い発電は可能と思います。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

回答ありがとうございます。
基盤にプラスチックを流し込むのですね。
そうすることにより、絶縁や対G性ができるとは、
始めてしりました。
ロスの低い発電をできる事ができると言うことは、
地球上よりも効率が良いのでしょうか?
よろしくお願いいたします。
投稿日時:2005/07/20 09:39
  • 回答No.7

ベストアンサー率 22% (23/102)

発電機が発電する時、磁石の近くを通るので発電できるのですが、
この時、モーター内部のコイルは、電流が流れていますので、電磁石に変化しています。

磁石は、互いに引き付け合いますので、停止させる力が絶えず発電機内部では発生します。
これにより、空気抵抗が無くても止まってしまいます。

真空中では、電子さんはさかんに飛び回るようです。
もちろん、回路の外に平気で外出し、戻っては来ません。
プラズマ踊りルームが出来ます。
基盤も1本1本絶縁するなど、相当な絶縁技術が必要だと思います。
やっぱ、空気で絶縁するのが経済的です。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

回答ありがとうございます。
互いに引き寄せあう…
止まってしまいますね。

電子が宇宙空間に逃げてしまうのですね…。
では、現在の人工衛星などで使われている、ソーラーパネルの基盤は相当な絶縁技術が施されていると言う事ですが、その基盤を使うことは出来ないのでしょうか?
よろしくお願いします。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 23:00
  • 回答No.6

ベストアンサー率 47% (116/246)

タービン(羽)を回して発電するためには,回る力を利用することが必要です。力を利用すれば回転のエネルギーは,どんどん消費され,すぐに回転は止まってしまいます。また,回転を維持しようとすれば,大量の燃料と空気が必要になります。
したがって,宇宙で発電する場合は,回転エネルギーを利用する発電方法は効率が低く使えません。さらに,発電する際に駆動部(動く部分)があると,そこに油を注したりと,機械の面倒を見なければなりません。宇宙へは簡単に行かれないので,できるだけ面倒を見ないで発電する方法が採られています。

宇宙で発電する場合は,(1)太陽光を利用する方法(太陽光発電),(2)原子炉の熱エネルギーを利用して,熱を直接電気に変える(熱電変換)という手法がとられます。これらの方法は,半導体を利用するものですが,この説明は専門的になってしますので,インターネットで調べてみてください。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

回答ありがとうございます。
やはり、摩擦などが問題らしいですね。
私は、思うのですが、最近の自転車の発電方法は、
タイヤのスポークに磁石がついていて、抵抗がすくなくなっているものがあります。
たとえば、その様なメカニズムをつかって、宇宙空間での発電は不可能でしょうか?
頭が悪くて申し訳ありません。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 22:56
  • 回答No.5

ベストアンサー率 30% (275/909)

>私は発電機は回り続けると考えるのですが、なかなか探しても見つかりません。
このようにず~っと回り続ける発電機のことを「永久機関」と言います。これは宇宙空間でも地球上でも理論的に不可能ということになっています。理由はほかの方が述べている通りです。

>宇宙空間での発電は可能なのでしょうか?
可能です。実際、実際宇宙空間では何種類もの方法での発電が行われています。

気象衛星ひまわり6号などの多くの人工衛星はどのように発電しているか?

ボイジャー2号のように太陽系外へ向かっている探査機はどのように発電しているか?

スペースシャトルや国際宇宙ステーション、既に墜落したロシアの宇宙ステーション・ミールはどのような発電をしている(いた)か?

地球上の発電機(火力、水力、原子力、風力、太陽光、潮汐、燃料電池、地熱などなど)はどのような原理で動いているのか?それらは宇宙で使われているのか?使われているならなぜ?使われていないならなぜ?宇宙空間でもこっちの用途でつかわれているのが同じ宇宙空間でもあっちでつかわれていないのはなぜ?それぞれ立派な理由があります。自分で考えてみてください。

将来の宇宙空間での発電構想は?

などを調べてみると色々なことが分かるかと思います(課題なのにちょっとアドバイスしすぎた感がありますね...)。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

お答え頂きありがとうございます。
なるほど。
それぞれ、理由があるようですね。
ですが、私の頭では、よくわかりません(苦笑
後で調べたいと思います。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 22:50
  • 回答No.4
発電機は回転運動を電気に置き換えるものですから、永久発電は出来ません。
回転が電気に変わることでエネルギーが失われ、止まります。
またコマが永久に回るのは、無重力ではなく真空で抵抗が無いためです。
ただ宇宙は空気が薄いだけで、完全な真空ではなく微量の気体があり、惑星や衛星の重力の影響もあって、無限に回り続ける訳ではありません。
宇宙空間での発電は太陽光を電気に変える「太陽光発電」か原子力発電が一般的です。
少々脱線しますが、面白い構想として帆掛け舟を作る計画もあります。
高校の理科でやると思いますが、真空のガラス容器に風車を入れ、光をあてると回ります。
光にもエネルギーがあるという実験ですが、これ以外にも太陽からはいろいろなエネルギーが出てきます。

http://www.infobears.ne.jp/athome/cactus/space.sail.htm

現在のロケットは推進剤を積んで宇宙を飛びますが、長距離になると燃料が尽きてしまい、それに代わるものとしてこうした光エネルギーが考えられています。

宇宙発電としては宇宙に巨大なパラボラを浮かべ、集めた光を地上に送って発電するという計画もあるようです。

http://spacesolarpower.nasa.gov/
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

お答え頂きありがとうございます。
やはり、回転エネルギーが電気エネルギーに移動したのですね。

真空の中で光を当てると、プロペラが回るのですか。
知らなかったです^^;
すこし、疑問に思ったのですが、光をプロペラに当てて、回す方法と、ソーラーパネルでの発電はどちらが、効率が良いのでしょうか?
教えてください。
質問ばかりで申し訳ありません。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 22:46
  • 回答No.3

ベストアンサー率 60% (2456/4051)

日本でも宇宙太陽発電システムが研究されています。

ところで、このような時間に質問できるということは、今日は中学校は休みですか?

参考URL
SSPS
http://www.usef.or.jp/project/ssps/02.html
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

リンクをありがとうございます。
後で、拝見させていただきます。

学校は休みではありません。
今日の理科の授業は、レポートを書くということで、調べ学習でした。
なので、PC室を利用してこのような書き込みをさせて頂きました。
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 22:39
  • 回答No.2

ベストアンサー率 30% (976/3185)

こまを宇宙空間で回せば半永久的に回るのはその通りで、発電機のローター(回転子)も半永久的に回るでしょう。しかし、ローターを回して半永久的に発電することはできません。
発電機から電力を取り出そうとすると、ローターに電磁誘導による逆起電力が働いてブレーキになるからです。
実は地上でも摩擦や空気抵抗を無視すれば、一度回り出したローターは半永久的に回ります。しかし、電力を取り出そうとするとブレーキがかかります。この制動力に打ち勝つためには外部から水力や高圧ガスにより回転エネルギーを補給してやる必要があるので、永久に発電はできません。
永久運動と永久機関を区別しましょう。
宇宙空間での発電についてはいろいろな考えがありますが、自分で調べて下さい。
お礼コメント
hiro_wide

お礼率 76% (42/55)

答えていただいてありがとうございます。
逆起電力がブレーキになっているのですか。
ですが、空気抵抗はないので、地球上よりも効率が良いのでしょうか?
ありがとうございました。
投稿日時:2005/07/15 22:37
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