スペースコロニー開発が始まると、どこから宇宙空間が埋まっていきますか？

質問

将来、スペースコロニー開発が始まると、
コロニーはどのような位置に置かれていきますか？
私はＬ４、Ｌ５あたりが最初かなと思っているんですけど。

それと、月の軌道外に地球重力を利用したコロニーや宇宙ステーションを置くことはできますか？

回答No.2

kagakusuki · ベストアンサー

スペースコロニーの様な恒久的且つ巨大な人工衛星には、その軌道が安定している事が必要となります。(巨大なため、軌道修正に必要な推進剤が莫大なものになる)
　地球と月のように、質量が重い方の天体の周囲を、質量がその29分の1以下の軽い天体が、ほぼ円を描いて回っている場合、ラグランジュ点と呼ばれる、２天体との相対位置関係を変化させずに周回可能な軌道が存在します。
　ラグランジュ点には、第１点から第５点までの５種類がありますが、この内の第１点から第３点は、少し位置がずれると更にずれが大きくなる様に重力が働くため、これらの点に置かれた衛星は軌道が安定しておらず、定期的な軌道修正が必要となります。
　それに対し、ラグランジュの第4点(以下L4と表記)とラグランジュの第5点(以下L5と表記)は、軌道のずれを元に戻す方向に力が働くため、軌道が非常に安定しています。
　このL4とL5は質量が軽い方の天体と同じ軌道上にあり、重い方の天体から見た際に、軽い天体に対する角度が、L4は60度前方、L5が60度後方になります。
　ところで、スペースコロニーの建設は、主に月の資源を利用して行われる計画です。
　月からの物資の運び出しは、マスドライバーと呼ばれる電磁力を利用した加速システム(リニアモーター又はその他の方式)で、物資を宇宙空間に打ち上げる事で行われます。
　建設現場における物資の受け取りは、建設現場近くの軌道を巡るマスキャッチャーと呼ばれる巨大衛星に、物資を衝突させる事で行われます。
　物資を受け取った反動で、マスキャッチャーは移動し、L4又はL5から外れ始めますが、先述の様にL4やL5では、ずれを元に戻す方向に力が働くため、マスキャッチャーはある程度位置がずれた後、振り子の様に元の位置まで戻り、そのまま慣性で反対方向に移動するという事を繰り返します。
　そこでマスキャッチャーが戻って来る際に、再び物資の受け渡しを行う事で移動速度を相殺し、ラグランジュ点から完全に外れる事を防ぐ様にします。
　マスキャッチャーが戻って来るのを待っていたのでは、物資の受け渡し作業が滞り、スペースコロニーの建設期間が長くなるため、複数のマスキャッチャーを使って、交替で物資を受け取らせます。
　L4に物資を送る場合、月の公転方向とは逆の方向に2.450km/sで打ち上げると、物資は遠地点が月の公転半径と同じで、近地点が地球の中心から296400kmの楕円軌道を描いて、月の軌道周期の６分の５の時間で１周し、L4に到着します。
　同様にL5に物資を送る場合、月の公転方向に沿って2.423km/sで打ち上げると、物資は遠地点が地球の中心から467600kmで、近地点が月の公転半径と同じ楕円軌道を描いて、月の軌道周期の６分の７の時間で１周し、L5に到着します。
(いずれも数値は回答者個人の計算によります)
　このため、L4へ物資を送るためには、L5よりも2.2%余分にエネルギーが必要になります。
　又、L4へ物資を送る軌道は月軌道の内側になるため、月と地球の間に大量のスペースデブリがある様なもので、月と地球間の交通の邪魔になる恐れも在ります。(L4へは月軌道の外側の軌道も使えますが、更に余分にエネルギーが必要となります)
　この様な訳で、スペースコロニーのアイデアが出された当初は、L5がスペースコロニー建設場所の第一候補とされました。
　尚、物資の運搬手段として、テザー衛星（下ろし作業）を使用する事も考えられている様です。
　又、近年では、L4やL5は月からも地球からも遠過ぎるため、スペースコロニーの軌道周期が月の軌道周期に対して１対２の関係となる、２対１共鳴軌道に建設する事も有力視されている様です。
　共鳴軌道とは天体との軌道周期が、２対１や３対２といった、単純な整数比関係となる場合、規則的・周期的に重力の影響が及ぶ結果、安定化した軌道の事です。
　スペースコロニーの建設では、遠地点が地球の中心から約20万km、近地点が約10万kmの楕円が検討されている様です。
　ただ、私個人の感想なのですが、L5ならば月の位置関係は一定のため、いつでも物資を打ち上げられますが、２対１共鳴の楕円軌道では、月に接近するのは約13日と16時間に一度となり、物資の受け渡し作業が滞ると思うのですが、詳しい事は情報が得られなかったため、良く判りません。

>月の軌道外に地球重力を利用したコロニーや宇宙ステーションを置くことはできますか？

　建造は理論的には問題ありませんし、コストを度外視して資源を湯水のように使えば、技術的にも不可能ではないと思いますが、トラブル時に救助が困難な宇宙において、片道に数ヶ月も掛かるため、利用価値は殆ど無いのではないかと思います。

回答No.1

debukuro

L4,L5だなヤッパ
その前にクラーク軌道が暫定的に使われるかも
でもここは通信用に重要だからL4,L5が使えるようになると通信に明け渡すでしょう