太陽を丸ごと「発電パネル」で覆ってしまったとしたら

質問

太陽を丸ごと「太陽光発電パネル」で覆ってしまったとしたら
或いは太陽を「原子炉」で取り囲み、太陽を熱源とする原子力発電をするとしたら

　無論、現在の科学力では「ＳＦ小説のネタ」程度のリアリティしかない話でしょうが、もしコレを真剣に構想するとしたら、クリアしなければならない課題等は何があるでしょうか。

　*　発電パネルの熱的強度
　*　取得エネルギーの地球への送出方法
　*　これから得られるエネルギーで、遮断されてしまう直接太陽光の代替は可能か
　*　他の惑星への影響
　*　太陽系外への影響（地球視点ではなく他の星系から観測すると、赤色巨星化せず天球から消滅するように見える）

　主に皆さんにお聞きしたいのは、【上に挙げた項目に対する考察】よりもむしろ、【他に何を想定しておかなければならないか】【他に何が考えられるか】の方です。

　小松左京先生になったつもりで、或いは星新一先生、筒井康隆先生、アイザック・アシモフ先生になったつもりでお答えをいただければと考えます。

　よろしくお願いします。

回答No.6

kagakusuki · ベストアンサー

>太陽を丸ごと「太陽光発電パネル」で覆ってしまったとしたら

　それは既にフリーマン・ダイソン（Freeman John Dyson）という宇宙物理学者が考え付いているダイソンスフィアの一種です。

【参考URL】
　ダイソン球 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%BD%E3%83%B3%E7%90%83

>太陽を「原子炉」で取り囲み、太陽を熱源とする原子力発電をするとしたら

　太陽を主たる熱源としているのであれば、それはもう原子炉とは呼べません。
　太陽を熱源するのは太陽炉です。

【参考URL】
　太陽炉 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E7%82%89

　タイプII宇宙文明　－ダイソン球の熱収支－
　　http://quasar.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/~fukue/POPULAR/98sf/dyson/dyson.htm

　私はまだ、多岐に亘る問題に関する考察進めている訳ではありませんので、他も数多くの問題がある事は間違いありませんが、取り敢えず、現時点で思い付いている中で、最も問題となるのは、発電パネル等をどうやって、何もない宇宙空間の中で、太陽の重力に引かれて、太陽に落下してしまう事を防ぐのか、という問題です。
　太陽を丸ごと被うという事は、発電パネルと、そのパネルを取り付けるための構造物を合わせた質量は莫大なものとなりますから、例えダイヤモンドの何十倍もの強度を持った材料であっても、支える事は到底出来ません。
　これが丸ごと包むのではなく、幅の細いリング状の構造物だけで発電を行うのでしたら、リングの中心と太陽の中心が一致する様に、リングを配置した上で、リングに加わる太陽の重力を、丁度打ち消すだけの遠心力が加わる様に、リングを回転させてやれば良い事になります。（要するに太陽をリング状に取り囲む、巨大な人工惑星を建造する訳です）
　このリング状の巨大人工惑星は、何も太陽の赤道の上空に存在しなければならない訳ではなく、太陽の自転方向に対して、斜めに傾いた軌道を回る様に建造する事も、理論上は可能です。
　そこで、直径の異なるリングを用意し、その軌道の傾きが太陽の自転方向に対して、0度から90度までの範囲になる様に、徐々に異なっている様にすれば、パネルが球状ではなくとも、太陽からの放射の全てをパネルで受ける事が出来ます。

　次に、太陽の全面を被う事が出来るだけの構造を建造するために必要となる物資は莫大な量となりますから、それだけの物資をどうやって用意するのかという問題があります。
　木星を全て使い潰せば、地球の公転軌道と同程度の直径を持つ球殻を、厚さ2～3m程度で作る事が出来るという試算もある様ですが、実際には木星の主成分は水素とヘリウムであり、どちらも低圧の条件下では気体となっている物質ですから、建材に利用する事は出来ません。
　ですから、太陽を被う事が出来る程の巨大な構造物を建造するためには、水素などを原料として、その構造物を構成している材料となる物質を、高い効率で作り出す事の出来る、元素転換技術が必要になります。
　ある程度の質量がある年おいた恒星の内部では、水素が核融合を起こした後に出来たヘリウムが、更に核融合を起こす事によって、炭素が出来ます。
　この炭素にさらにへりうが核融合する事によって、酸素が出来ます。
　この様に核融合を繰り返す事によって、水素よりも重い原子核を持つ元素を、鉄までならば作り出す事は出来ますから、木星の水素やヘリウムから、建築材料となる物質を生み出す事は、理論的には全くの不可能という訳ではありません。
　但し、水素の核融合や、ヘリウムから炭素が出来る核融合反応は、反応速度が極めて遅いため、恒星の様に巨大反応炉の中で、極端に大量の核融合燃料を、まとめて超高温超高圧の状態にしなければ、必要な量の物資を合成するのに、何兆年掛かるか分かったものではありません。

【参考URL】
　恒星内元素合成 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F%E5%86%85%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%90%88%E6%88%90

お礼

参考になる多くのＵＲＬを提示していただき、感謝しております。
　やはり私などが思いつく以前に同じ発想から考察を始めた方がいらしたのですね。
　まだ全てのページを読みきっておりませんが、これから勉強したいと思います。

　ありがとうございました。

回答No.10

noname#194996

＞太陽を丸ごと「太陽光発電パネル」で覆ってしまったとしたら

何のためにそうするのでしょうか？

地球は真っ暗になって人類と生命は死滅します。
エネルギー問題どころの騒ぎではないですね。

地球の周りにそこそこ大きな太陽光電池パネルを周回させるのではだめでしょうか。
それだけで十分なエネルギーが得られると思いますが。

太陽を地上に取り込む発想は水素爆弾とか重水炉（核融合）として研究が続けられています。

回答No.9

yappe

http://www.asahi.com/science/update/0126/TKY201101260509.html

パネルというと分厚いものを想像しますが　放射圧もあるので　長薄くて丈夫なもので　超巨大な風船のような構造体を作り　その表面に発電素子をプリントして・・・・・・・・

太陽圏の外は　超新星爆発で出来た高エネルギー荷電粒子の泡の中で　太陽風によって弱められている
太陽風（磁気も含む）を遮断しちゃうと　太陽圏に放射線が大量に侵入してきますね

太陽自体制御は出来ないでしょうし　大規模フレアとかしたひにゃ　全部壊されてしまうよ
太陽って数百年　数千年単位で見ると意外と不安定で　巨大な爆発を結構起こすようです
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E3%83%95%E3%83%AC%E3%82%A2
１８５９年規模のが今きたら　電子機器は壊滅　電力も何年も復旧できずになるかもね

回答No.8

fxq11011

発想と、問題点のとらまえかたに、非常なギャップがありすぎます。
パネルの材料の必要量、調達先・・・・、太陽系の惑星すべてをつぎ込んでも足りないのでは、宇宙の重力バランスが崩れ、太陽そのものの存在すらどうなるか・・・・・。

回答No.7

isa-98

こう言った研究や開発は
地球温暖化で破滅する人類を救う切り札にもなると考えています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E9%9B%BB%E7%B4%A0%E5%AD%90

熱を１００％近い効率で力に変換出来れば冷却自体が不要です。

太陽電池の効率は２割です。
これを１００％近くまで効率を上げられれば地球上で１０００W/ｍ＾２が実現します。

こういった研究は不可欠です。

ここでは、既に考えた人がいますね。で終わりです。
問題はバイタリティ（実現させようと言う努力）です。

回答No.5

yappe

http://quasar.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/~fukue/POPULAR/98sf/dyson/dyson.htm
ダイソン殻とかさんこうにならないかな

光エネルギーは　電気に変換　レーザー　メーザー等で伝送　すれば？
ただし　そんな莫大なエネルギー　地球に送ったら　温暖化どころの話ではすまないよ
瞬時に蒸発するだろうね

ＳＦ的になら　恒星間宇宙帆船用加速装置　対消滅型エンジン用の反物質製造プラントとか・・・・

温度差発電のほうが効率的だよ

人工衛星の　太陽に照らされている面は数百℃　影の部分は　－１００℃以下という差があるので　火力発電とかと同じ理屈で発展　
最近発明された温度差を電気に　電気を温度差に変換できる素材を使えば　かなりの効率で電気が得られるはず

回答No.4

ScalarRobot

太陽の重力の影響を考えなければならないと思います。
すなわち全てのパネルが太陽に落下しないように
しなければなりません。
それって実現不可能では？

回答No.3

indoken2

１）いくらなんでも、太陽全部を覆う必要はないと思いますよ。
太陽の全輻射は地球の全エネルギー消費の1兆倍ほどあるようです。
何に使うのかにもよりますが、せいぜい太陽の周囲の１億分の1をカバーする程度で十分でしょう。

２）１）と併せて、惑星が周回する軌道を避けてパネルを設置すれば、太陽光の代替、他の惑星への影響、太陽系外への影響など、いずれも問題ではないはずです。

３）耐熱性は地球～金星の軌道からあたりにパネルを置けば問題ないでしょう。

４）地球への送出については、宇宙太陽光発電計画で使われる伝送手段（＝マイクロ波を用いる）で良いのではないでしょうか。

こんなところで いかがでしょうか？

回答No.2

noname#177763

発想は面白いですが、あなたもおっしゃる通り
『これから得られるエネルギーで遮断されてしまう
直接太陽光の代替は可能か』が
ネックになりますね。
太陽は光だけでなく、温かさももたらします。
太陽を全て発電パネルで覆うのは無理があると思います。

回答No.1

nekonynan

可能だとしても材料どうするのですか？　太陽系無いではまかないきれませんので問題外です。