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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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 |