スラスターについて質問！

質問

スラスターって一体どんな仕組みなんでしょうか？あともし，スラスター一機で１５ｔ近くの推進力を出そうとするならクラスター以外どんな方法があるのでしょうか？答えていただける人教えてください．それとすでにあるのでしたらどんなものがあるのか教えてください．よろしくお願いします．

回答No.2

First_Noel · ベストアンサー

＞スラスターがあるとして、そのスラスターの噴射のon-offを
＞瞬時にするとしたらどのような機構をつけたら良いのでしょうか？

推進剤の供給をバルブでストップさせたり，
電気推進なら通電をＯＦＦにさせたりが考えられます．
電気回路や推進剤供給径の応答の遅れを見積もって，
それらの設計や，部品の選別を行って，許容範囲に持って行きます．

＞それと、１５ｔ近く出すスラスターを製作するとして
＞そのスラスターをコンパクトにするとしたらどのようにしたらよいでしょうか？

熱推進方式なら，プレナム（ノズルスロート部の直前）の温度と圧力を上げたり，
ノズルを最適化することで性能向上させることで，その分コンパクトには
なるかも知れません．
しかし，材料物性の制限があったり，それだけ頑丈に作らねばならないので
大きく重くなるかも．
それらを考えると，恐らくどこかに最適設計値があると思います．

非化学推進なら，印可する電圧や磁場の強度を上げたり，
投入するエネルギーを上げることで，推力は大きくなるでしょうが，
比推力や効率が低下することもありますし，電源系が重くなってしまう等，
これまたどこかに最適解があると思います．

ご質問のご意図からはずれますが，スラスタの場合，
推力も大切ですが，比推力や効率も考慮しなければなりません．
現状で，推力１５ｔを出せるのは，化学反応（主に燃焼反応）を用いた，
大型のロケットエンジンと，７０年代にアメリカで開発されていた
原子力（核分裂）ロケットくらいしかありません．
（共に，熱推進方式です．）

お礼

本当にありがとうございます。とても勉強になりました。

回答No.1

First_Noel

宇宙推進で言いますと，大きく分けて３形態があります．
１．熱推進・電熱推進
２．静電推進
３．電磁推進

通常よく見るロケットや，人工衛星に搭載されてプシュップシュッと吹いているのは，
１の熱推進です．これは気体の熱エネルギーを，ノズルによって
運動エネルギーに変換して，ガスを高速で噴射し，推力を得るものです．
熱推進は，化学反応や状態変化と言う化学ポテンシャルの差異を
推力に変換すると言う点で，化学推進，と呼ばれています．

１の電熱推進や，２や３は，非化学推進と呼ばれるものがあります．
先の「はやぶさ」に搭載されたイオンエンジンや，
ＤＣアークジェット，ＭＰＤアークジェット，
或いは太陽熱推進，レーザー推進，マイクロ波推進・・・などがあります．

http://www.ep.isas.ac.jp/
http://www.nal.go.jp/sterc/jpn/indexLcf.html
http://www.al.t.u-tokyo.ac.jp/

などなどご参考に．

＞あともし，スラスター一機で１５ｔ近くの推進力を出そうとするなら
＞クラスター以外どんな方法があるのでしょうか？

１５ｔと言うことは，１５０ｋＮ程度の推力で，
これほど大きな推力を得るには，化学推進（液酸・液水エンジン等）を用いるしか，
今のところ手だてはありません．

効率や比推力を考慮せず，とりあえず推力だけを上記値に達成するだけなら，
投入エネルギーをめちゃくちゃ上げることで達成出来るかも知れませんが，
コスト的に非常に不利となるでしょう．
或いは，まだ理論の段階ですが，レーザー核融合推進とかの方法もあるでしょう．

お礼

教えていただきありがとうございます。とても良くわかりました。
　ついでで申し訳ないのですがもう一つ教えていただけますか？スラスターがあるとして、そのスラスターの噴射のon-offを瞬時にするとしたらどのような機構をつけたら良いのでしょうか？それと、１５ｔ近く出すスラスターを製作するとしてそのスラスターをコンパクトにするとしたらどのようにしたらよいでしょうか？