JP2727613B2 - 低軌道上での単体ガスの製造方法 - Google Patents
低軌道上での単体ガスの製造方法Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/402—Propellant tanks; Feeding propellants
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は低軌道上での単体ガスの製造方法に関するも
のである。
のである。
［従来の技術］ 近年実験が行われているスペースシャトルでは、地上
から1tonの物質を低軌道（高度約500km）に輸送するの
に、約85tonの推進剤が必要である。
から1tonの物質を低軌道（高度約500km）に輸送するの
に、約85tonの推進剤が必要である。
［発明が解決しようとする課題］ 従って、今後予想される宇宙ステーション等の宇宙機
の軌道修正、方向修正、及び宇宙機の機能維持等の宇宙
活動において、それらの活動に必要な推進剤（リソース
＝LOX,LH2）及びガス等をすべて地上から輸送すると経
済的に問題がある。
の軌道修正、方向修正、及び宇宙機の機能維持等の宇宙
活動において、それらの活動に必要な推進剤（リソース
＝LOX,LH2）及びガス等をすべて地上から輸送すると経
済的に問題がある。
このため、今後は宇宙活動で必要な推進剤或いはその
他のガス等を宇宙で製造し、宇宙で貯蔵することによ
り、宇宙活動のコストの低減を図ることが望まれる。
他のガス等を宇宙で製造し、宇宙で貯蔵することによ
り、宇宙活動のコストの低減を図ることが望まれる。
本発明はこうした要望に応えるべくなしたもので、低
軌道宇宙に存在する希薄なガスを原料として推進剤等に
利用できる単体ガスを製造する方法を提供することを目
的としている。
軌道宇宙に存在する希薄なガスを原料として推進剤等に
利用できる単体ガスを製造する方法を提供することを目
的としている。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、低軌道上における希薄ガスを反応器に導く
ことにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を
生成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成さ
せ、生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液
化機により液化させた後、分留器により単体ガスを分離
することを特徴とする低軌道上での単体ガスの製造方
法、及び、低軌道上における希薄ガスを反応器に導くこ
とにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を生
成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成させ、
生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液化機
により液化させた後、分留器により単体ガスを分離し、
分離したO2ガスを宇宙機用推進剤とするために液化機に
て液化することを特徴とする低軌道上での単体ガスの製
造方法、に係るものである。
ことにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を
生成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成さ
せ、生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液
化機により液化させた後、分留器により単体ガスを分離
することを特徴とする低軌道上での単体ガスの製造方
法、及び、低軌道上における希薄ガスを反応器に導くこ
とにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を生
成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成させ、
生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液化機
により液化させた後、分留器により単体ガスを分離し、
分離したO2ガスを宇宙機用推進剤とするために液化機に
て液化することを特徴とする低軌道上での単体ガスの製
造方法、に係るものである。
［作用］ 低軌道上における希薄ガスからO2を有効に分離して宇
宙機の推進剤等に利用することにより、宇宙での活動の
コストを低減し、活動期間の延長等を図れる。
宙機の推進剤等に利用することにより、宇宙での活動の
コストを低減し、活動期間の延長等を図れる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図及び第２図は本発明の方法を実施する装置の一
例であり、第２図に示す如く、宇宙機本体１に該宇宙機
本体１が航行する低軌道上に存在するＯ、N2、He、O2、
Ｈ、Ar等のガスをコレクタ２で集め、その集めたガスか
ら、太陽電池３による発電装置４からの電源を駆動源と
して推進剤の製造を行うようにした推進剤製造装置５を
設ける。
例であり、第２図に示す如く、宇宙機本体１に該宇宙機
本体１が航行する低軌道上に存在するＯ、N2、He、O2、
Ｈ、Ar等のガスをコレクタ２で集め、その集めたガスか
ら、太陽電池３による発電装置４からの電源を駆動源と
して推進剤の製造を行うようにした推進剤製造装置５を
設ける。
第１図は推進剤製造装置５の一例を示すもので、前記
コレクタ２で集めたガスを、反応器６に導いて原子状酸
素と原子状水素とを反応させ、水蒸気とする。
コレクタ２で集めたガスを、反応器６に導いて原子状酸
素と原子状水素とを反応させ、水蒸気とする。
残りの原子状酸素を酸素分子にする。
次に、冷却機７にて水蒸気を水（H2O）にして分離
し、ガスを圧縮機８に導いて圧縮し、圧縮したガスをタ
ンク９に導く。
し、ガスを圧縮機８に導いて圧縮し、圧縮したガスをタ
ンク９に導く。
タンク９のガスを液化機10に入れ、冷却・圧縮し、ガ
スを液化する。
スを液化する。
圧力1ataでは各ガスは次の温度で液化する。
O2：− 183.0℃ Ar:− 185.90℃ N2：− 195.8℃ H2：− 252.7℃ He:− 268.9℃ 液化したガスを分留器11に導いて分別蒸留し、分離し
た酸素ガスを液化機12に導いて液化し、液化したLOX
（液化酸素）を酸素タンク13に貯蔵する。
た酸素ガスを液化機12に導いて液化し、液化したLOX
（液化酸素）を酸素タンク13に貯蔵する。
一方、前記分留器11にて分離した水素ガスを液化機14
に導いて液化し、液化したLH2（液化水素）を水素タン
ク15に貯蔵する。
に導いて液化し、液化したLH2（液化水素）を水素タン
ク15に貯蔵する。
又、前記冷却機７にて分離された水（H2O）をタンク1
6に導き、更にポンプ17を介して電気分解槽18に導いて
電気分解し、得られた酸素ガス及び水素ガスを前記各液
化機12,14に導くようにしている。尚、上記水を電気分
解する回路は備えていなくても良い。
6に導き、更にポンプ17を介して電気分解槽18に導いて
電気分解し、得られた酸素ガス及び水素ガスを前記各液
化機12,14に導くようにしている。尚、上記水を電気分
解する回路は備えていなくても良い。
低軌道宇宙空間における希薄ガスの濃度は第３図の如
くであり、高度500kmの希薄ガスの濃度は ［Ｏ］ 108 個／cm3 ［N2］ 107 ［He］ 106 ［O2］ 106 ［Ar］ 103 ［Ｈ］ 106 である。
くであり、高度500kmの希薄ガスの濃度は ［Ｏ］ 108 個／cm3 ［N2］ 107 ［He］ 106 ［O2］ 106 ［Ar］ 103 ［Ｈ］ 106 である。
このときの宇宙機本体１の相対速度を 8km/sec＝８×105cm/sec とし、コレクタ２の断面積を 30m□＝900m2＝９×106cm2 とすると、 であるから、 よって１年間に集められる［Ｏ］の個数は １年間に1.2tonの酸素ガスが得られる。
上記と同様にして求めた１年間に集められる各々のガ
スの量は O2： 1212.0 kg/year N2： 104.7 kg/year He: 1.49 kg/year H2： 0.37 kg/year Ar: 0.015 kg/year 上記から、推進剤として必要なO2を宇宙機本体１内で
製造して貯蔵し、H2は地球から運ぶこととする。
スの量は O2： 1212.0 kg/year N2： 104.7 kg/year He: 1.49 kg/year H2： 0.37 kg/year Ar: 0.015 kg/year 上記から、推進剤として必要なO2を宇宙機本体１内で
製造して貯蔵し、H2は地球から運ぶこととする。
次に、上記液化酸素を得るまでに必要な熱量について
検討する。尚、これからの概算はガスの殆んどが、O2に
よって占められているので、他のガスを無視し、1200kg
/year［O2］について検討する。
検討する。尚、これからの概算はガスの殆んどが、O2に
よって占められているので、他のガスを無視し、1200kg
/year［O2］について検討する。
（イ）反応器６で発生する熱量 （ロ）冷却機７にて冷却すべき熱 120kg/yearのO2を1100℃から90℃まで冷却する（1ata
で）。
で）。
O2の1100℃でのCp＝0.3568Kcal/Nm3℃であり、これは
0.2498KJ/kg・Ｋである。従って （1200kg/year）（1100−20）（0.2498KJ.kg・Ｋ）−
（1200kg/year）（90−20）（1.316KJ/kg・Ｋ）＝21320
0KJ/year＝6.76J/sec＝6.76watt （ハ）液化機12で液化するために除去すべき熱量 （1200kg/year）（213KJ/kg）＝255600KJ/year＝8.11J/
sec＝8.11watt 上記から、装置各部に必要な電力、及び各部からの排
熱は、概略すると、 であり、220wattの電力は太陽電池によって容易にまか
なうことができ、又、529wattの排熱についてはラジエ
ータにより容易に宇宙空間に放熱できる熱量である。
0.2498KJ/kg・Ｋである。従って （1200kg/year）（1100−20）（0.2498KJ.kg・Ｋ）−
（1200kg/year）（90−20）（1.316KJ/kg・Ｋ）＝21320
0KJ/year＝6.76J/sec＝6.76watt （ハ）液化機12で液化するために除去すべき熱量 （1200kg/year）（213KJ/kg）＝255600KJ/year＝8.11J/
sec＝8.11watt 上記から、装置各部に必要な電力、及び各部からの排
熱は、概略すると、 であり、220wattの電力は太陽電池によって容易にまか
なうことができ、又、529wattの排熱についてはラジエ
ータにより容易に宇宙空間に放熱できる熱量である。
上記により、宇宙機にドラッグとして作用する低軌道
の希薄ガスを有効に利用し、又低軌道上で各種有機材料
等の劣化をひき起こす原子状酸素を資源化させて逆に有
効利用することができる。
の希薄ガスを有効に利用し、又低軌道上で各種有機材料
等の劣化をひき起こす原子状酸素を資源化させて逆に有
効利用することができる。
尚、本発明の低軌道上での単体ガスの製造方法は、上
述の実施例にのみ限定されるものではなく、宇宙空間の
希薄ガスから生成したガスを推進剤以外に宇宙機におい
て利用するようにしても良いこと、同様に冷却機にて得
られた水を利用することもできること、その他本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。
述の実施例にのみ限定されるものではなく、宇宙空間の
希薄ガスから生成したガスを推進剤以外に宇宙機におい
て利用するようにしても良いこと、同様に冷却機にて得
られた水を利用することもできること、その他本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の低軌道上での単体ガス
の製造方法によれば、低軌道上における希薄ガスからO2
を有効に分離し、それを宇宙機の推進剤等に利用するよ
うにしているので、宇宙での活動のコストを大幅に低減
することが可能となり、且つ宇宙での活動期間の延長等
を図ることができる優れた効果を奏し得る。
の製造方法によれば、低軌道上における希薄ガスからO2
を有効に分離し、それを宇宙機の推進剤等に利用するよ
うにしているので、宇宙での活動のコストを大幅に低減
することが可能となり、且つ宇宙での活動期間の延長等
を図ることができる優れた効果を奏し得る。
第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示すフロ
ーシート、第２図は本発明を実施する宇宙機の一例を示
す側面図、第３図は高度とガスの組成濃度との関係を示
す線図である。 １は宇宙機本体、２はコレクタ、３は太陽電池、５は推
進剤製造装置、６は反応器、７は冷却機、８は圧縮機、
10は液化機、11は分留器、12は液化機、13は酸素タンク
を示す。
ーシート、第２図は本発明を実施する宇宙機の一例を示
す側面図、第３図は高度とガスの組成濃度との関係を示
す線図である。 １は宇宙機本体、２はコレクタ、３は太陽電池、５は推
進剤製造装置、６は反応器、７は冷却機、８は圧縮機、
10は液化機、11は分留器、12は液化機、13は酸素タンク
を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｊ 3/00 Ｆ２５Ｊ 3/00 // Ｃ０６Ｄ 5/00 Ｃ０６Ｄ 5/00 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】低軌道上における希薄ガスを反応器に導く
ことにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を
生成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成さ
せ、生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液
化機により液化させた後、分留器により単体ガスを分離
することを特徴とする低軌道上での単体ガスの製造方
法。 - 【請求項２】低軌道上における希薄ガスを反応器に導く
ことにより原子状酸素と原子状水素とを反応させて水を
生成すると共に、残りの原子状酸素によりO2を生成さ
せ、生成したO2を含むガスを冷却機、圧縮機を経た後液
化機により液化させた後、分留器により単体ガスに分離
し、分離したO2ガスを宇宙機用推進剤とするために液化
機にて液化することを特徴とする低軌道上での単体ガス
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000786A JP2727613B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 低軌道上での単体ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000786A JP2727613B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 低軌道上での単体ガスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180702A JPH02180702A (ja) | 1990-07-13 |
| JP2727613B2 true JP2727613B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=11483381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP64000786A Expired - Fee Related JP2727613B2 (ja) | 1989-01-05 | 1989-01-05 | 低軌道上での単体ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727613B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4117936B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2008-07-16 | 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース | 原子状酸素収集装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4940293A (ja) * | 1972-08-25 | 1974-04-15 | ||
| JPS60195002A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | Teijin Ltd | 酸素富化器 |
| US4529577A (en) * | 1984-07-11 | 1985-07-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen/nitrogen production with molten alkali salts |
| US4746502A (en) * | 1985-08-26 | 1988-05-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquid phase thermal swing chemical air separation |
-
1989
- 1989-01-05 JP JP64000786A patent/JP2727613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02180702A (ja) | 1990-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |