日本の上空に宇宙エレベーターをつくる事は出来ないのでしょうか？

質問

日本の上空に宇宙エレベーターをつくる事は出来ないのでしょうか？

宇宙エレベーターは地上までケーブルをたらして地上と繋がれていないと成立しないものなのでしょうか。
以前、テレビ番組で宇宙エレベーターは台風などの気象条件などの問題で日本では無理で、世界でも建設条件にあうところは限定されるような話を聞きました。その話を聞いていて、あれ？でも、成層圏飛行船みたいのがあれば日本上空でもいけるのかな？？と疑問がわきました。

成層圏飛行船は現時点では確立された技術ではないようですが、仮に成層圏飛行船やそれに代替するものができた場合には、宇宙エレベーターを日本上空に設置して、成層圏までは飛行船などで人やモノを運び、その先は宇宙エレベーターで宇宙へ向かうような事で、日本などの上空に宇宙エレベーターを設置することはできないのでしょうか？それとも宇宙エレベーターは地上までケーブルをたらして地上と繋がれていないと成立しないものなのでしょうか？

SF程度でしか知識がないものからの質問です。ちょっとしたご解説などをいただけたらと思います。
よろしくお願いします。

回答No.3

雪中庵（@psytex） · ベストアンサー

まず、日本上空には、静止衛星が留まれないことから、
人工衛星から、上下に伸ばす案は、困難に陥ります。
もちろん日本上空から赤道上空を通って、南半球まで
伸びた、細長い「静止衛星」をつくれば、その端っこは、
日本上空に留まりますが、その宇宙の万里の長城とも
いえる建造物には、莫大な費用がかかるでしょう。

さて、発想を変えて、「宇宙エレベーター」ではなく、
「宇宙ビル」ならどうでしょう？
高層ビルをどんどん高くしていくと、遠心力が強くなり、
地面に垂直ではなく、赤道方向に曲がるようになります。
さらに高くすると、遠心力が重力と釣り合い、そこから
上は引っ張るようになるので、そこまでのビルの自重と
釣り合うまで高くすれば、地面に荷重はかからなくなります。
それは、先に述べた「赤道の向うまでの細長衛星」と違う
かといえば、ビルが「遠心力によって赤道方向に曲がる」
ことによって、ほぼ似た力学的構造となっているのです。

回答No.9

雪中庵（@psytex）

#3の者です。
見事な「万里の長城衛星」のイラストを描いていただいたので、
お礼にもう１つの、「宇宙ビル」の絵を描いてみました。
（お粗末でスミマセン(^^;)）
ただし、宇宙ビルは、宇宙エレベーターのような引張構造は
上の方だけで、下の方は通常のビルのような圧縮構造ですので、
構造的に非常に大変です（いや、引張構造だって難しいですが）。

ドバイの高層ビルがようやく828ｍに達しただけなのに、宇宙
ビルは（上の方は静止衛星軌道以上の構造に引っ張ってもらって
助けられるとはいえ）３万kmの高さまで自立しないといけない
のですから、超合金骨造でもないとバベルの塔になるでしょう。

回答No.8

phobos

ANo.6,7です。
ANo.3のご回答が壮大でお見事でしたので、余計なお世話ながら、ついでに図にしてみました。

回答No.7

phobos

Ano.6です。
素人考えで回答したら、やはりミスがありました。よく考えて見たら、
> 錘と静止衛星がケーブル下端の飛行船を引きずったまま宇宙に飛び出していってしまう
これは無かったですね。バランスの釣り合う新たな高度に移動して、そこで安定することになると思います。
ただし、地上側発着場の飛行船の位置が不安定であることには変わりなく、日本上空の一点に保持しようとしたら何らかのエネルギーを消費せざると得ないと思います。

それと、そもそものご質問は
> 日本の上空に宇宙エレベーターをつくる事は出来ないのでしょうか？
でしたね。これについては、まとめていえば

(1)地球からは静止して見える衛星軌道は赤道上空にしか置けない（日本上空に軌道エレベータの宇宙側発着ステーションを置くことは出来ない）
(2)ただし、赤道上空の宇宙側発着所から斜めにケーブルを引いて日本国内に地表側発着所を作ることは出来る（赤道地表に作るより効率は悪いが）

ということになると考えます。つまり、わざわざ空中に発着場を作る必要性は無いのではないでしょうか。

さて、その上であえて空中に発着場を作ることについて考えて見ると、
(3)地上側ステーションを地表につなぎ止めず空中に置くことは不可能ではないが、不安定である
(4)空中ステーションが赤道上空にある場合はケーブルに働く張力は上下方向成分だけだが、日本上空に留めるためには、ケーブルに働く南方向への分力によって南に引かれていってしまわないよう、いつもエネルギーが必要になる
……ということになりそうな気がします。

なお以上は、繰り返しますが私の素人考えですので、もっと詳しい人からのフォローや修正を待ちたいと思います。

補足

みなさん、書き込みありがとうございます。

うっかりしていました。一般的な世界地図（メルカトル図法でしたっけ）を思い浮かべて、中心部分を赤道と勘違いしていました（沖縄の少し下ぐらいが赤道と勘違いしてました）。地図を見てみて思い出しました。

となると日本が宇宙エレベーターをつくるには、やはり国際的に合同、あるいはどこかの赤道沿いの国と共同で行われなければならないのですね。なんか国際協調って聞こえはいいですが、政治的に少しでももめ始めるとすべてが上手くゆかなくなるようなイメージがあったので、日本なら日本で単独で行いないものなのかな～とか、日本上空にひもが垂れているというのは面白いな～ みたいなところで質問させていただきました。

いろいろなご考察、楽しく拝見させていただきました。
ありがとうございました。

回答No.6

phobos

> 宇宙エレベーターは地上までケーブルをたらして地上と繋がれていないと成立しないものなのでしょうか。

静止衛星軌道から地上に垂らすケーブルの重さと、衛星軌道より遠くの釣り合い錘とのバランスを上手く取れば、確かにケーブル下端は地上に固定しなくても良いとは言えるかも知れません。
ただ、もしも何らかの理由でバランスが少しでも狂って遠心力が勝ってしまった場合、地上につなぎ止める物が無いので、錘と静止衛星がケーブル下端の飛行船を引きずったまま宇宙に飛び出していってしまう。と言うことにはならないでしょうか？

なお、日本に軌道エレベータ発着場を作るとすれば、
Wiki「起動エレベータ」の記載によれば、
　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%8C%E9%81%93%E3%82%A8%E3%83%AC%E3%83%99%E3%83%BC%E3%82%BF
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2004年に開かれた軌道エレベータ建設に関する国際会議では、アース・ポートは赤道から南北それぞれ35度以内に建設すべきであることが示された。建設地点としての適性を赤道で100%とすれば、35度で50%となり、そこから先は急速に減少するという。
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……とありますので、沖縄近海（緯度25°）あたりに、自然環境に悪影響を与えないよう配慮した上で浮遊海上ステーションを作るのが良いのではないでしょうか。
以上、素人考えですがご参考までに。

回答No.5

debukuro

赤道上空専用です

回答No.4

nananotanu

本論から外れますが・・・・

#1さんの疑問に、御参考までにお答えします。
>理由の１つに成層圏近くだと時速何万キロのゴミとぶつかり兼ねないからと別番組で聞いたような・・・

静止衛星の高度は厳密に赤道上35786ｋｍに決まっています(限定されます)。これより高くても低くても地球を1日で一周する(だから地上からは止まって見える)スピードにはなりません。
「みごとなやろー」の語呂で覚えられます。

回答No.2

HISatern

可能とも不可能ともいえませんが、難しいのではないかと思います。

上空に設置するということは、支えとなる点がないので、なんらかの力による影響がとても大きくなると思います（重力等）。
それに、エレベーターの空気が触れている部分と触れてない部分では加わる力が違うので、細長いエレベーターではとうてい耐えられないと思います。風が吹くだけで湾曲してしまうのではないかと。

また、日本にエレベーターをつないだとしても、台風や地震の多い日本ではとても安定した土台にはならないでしょうし。

完成前にも問題があります。もし、エレベーターの半分を地上で。もう半分は宇宙で建設するとします。そして、ばらばらに完成したそれらは１つにくっつけないといけません。
しかし、地球は回転してるので、その回転に合わせて宇宙で完成したエレベーターを回転させなければなりません。
また、地球には慣性がはたらいています。　　　　もし、地球の回転が一瞬で止まったとしたら、人間は４００～５００ｍ先まで吹っ飛ぶといわれています。

慣性をなくすには、対象物と同じ速さで動かないといけません。つまり、自転を同じはやさでエレベーターを周回させながら接合しないといけないということです。

まぁ、ずっと未来の話なので技術も上がって可能になるかもしれませんね。

回答No.1

noname#121983

読みました。俺もその番組見たことあります。スゴイこと思いつきますよね？不可能じゃないかもしれません。ただ、俺もアヤフヤな知識しかないんですけど・・・・宇宙ゴミによって破壊されたりしません？基本的に静止衛星ってかなり遠い所で浮いてるじゃないですか？あれって理由の１つに成層圏近くだと時速何万キロのゴミとぶつかり兼ねないからと別番組で聞いたような・・・。聞き間違いかも知れませんが。