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物理学者の友達との話の中でー火星定住に向けての燃料と建設資材の課題

2046/7/31までに火星で住居可能な10万人の新しい国をつくるという志をかかげた。

周りの友達に話してみたところ「お前そんなもん一社売却してから考えろ」「発言が一言一句イーロンマスクやねん」などと笑われてしまった。至極当然の反応ではある。

そんな中1人では全くどうやったら良いのか分からなかったので高校時代の友人で素粒子物理学者のKを頼ってみる。彼は的確にChatGPTでは教えてくれなかった2つの課題を提示してくれた。

火星には建設資材を運ぶことが困難

宇宙船に乗せられる積載量は限られている。スペースXのファルコンヘビーで低地球軌道(LEO)に約63,800キログラムを運ぶ能力がある。

一方で地球上に100平方メートルの戸建て住宅を建設する際に必要なコンクリート、鉄筋、木材、その他資材はどれくらい必要になるだろうか。

約50立方メートルのコンクリートが必要とし、2400キログラム/m^3とすると必要なコンクリートは120,000キログラムになる。鉄筋は7,850キログラム/m^3つまり392,500キログラム。木材は600キログラム/m^3なので30,000キログラムその他資材で約2,000キログラムだとすると合計544,500キログラムの資材が必要だ。

つまり、戸建て住宅を建設する際に必要な資材はスペースXのファルコンヘビー8基分以上になる。そのため、火星の資材を活用することが必須になる。火星上で資材を採掘してからそれを加工して建設するということが必須になる。

建設材料:火星表面で利用可能な材料や地球から持ち込む必要がある材料を考慮する必要があります。輸送コストを削減するため、現地の資源(インシチュ・リソース・ユーティリゼーション、ISRU)の活用が検討されています。

GPT4より

火星に行くためには膨大な燃料が必要

まず火星に行くまでに必要な膨大な燃料費を節約するために通常はスイングバイというものを利用する。スイングバイとは宇宙船が他の天体の重力を利用して、速度や進行方向を変える宇宙航行技術である。この方法は燃料の節約に役立ち、宇宙船を目的地に効率的に送り届けるために使用される。

原理は宇宙船が重力源の天体の近くを通過する際に、その天体の重力に引き寄せられることによって起こる。この過程で、宇宙船は天体の運動エネルギーの一部を得て、速度が増加する。また軌道変更にも使うことができる。特に太陽系内の長距離ミッションにおいて有効な役割を果たす。ボイジャー探査機やカッシーに探査機などに使われた。

このスイングバイは数年に一度の単位で起こるので火星への打ち上げ回数は制限されてしまう。


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