JP5792896B2

JP5792896B2 - 成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法

Info

Publication number: JP5792896B2
Application number: JP2014512776A
Authority: JP
Inventors: チェ、ジュンミン
Original assignee: Korea Aerospace Research Institute KARI
Current assignee: Korea Aerospace Research Institute KARI
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: JP2014523358A; EP2784560A4; EP2784560A1; WO2013077557A1; US20140055876A1; EP2784560B1; KR101141734B1

Description

本発明は、成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法に関し、より詳細には、成層圏飛行船に大型反射板を設置し、大型反射板を通して太陽光を遮断又は反射することによって所定地域の温度を局部的に上昇又は低下させるなど、自由な温度制御が可能な、成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法に関する。

最近、地球温暖化が加速されるにつれて、地球上に存在する淡水の７０％以上を維持している氷河と万年雪が持続的に溶けている。

氷河と万年雪が溶けると、淡水が失われることによって海洋の海水面が上昇し、海岸と隣接した国々が海水に浸されてしまい、海水の塩分濃度変化によって長期的には海の生態系が破壊されることもあり得る。

このように地球温暖化によって氷河又は万年雪が漸進的に溶ける問題を解決するためには、気象環境を根本的に変えなければならないが、人間の努力で根本的な気象環境を変えるには長期間の不断の努力が必要となる。

最近は、大気中に露出された太陽光を人為的に遮断し、所定地域に照射される多量の太陽光の量を調節することによって所定地域の温度を低下させ、氷河と万年雪を保護する方法が講究されている。

代表的には、米国公開特許第２００９／００３２２１４号（発明の名称：System and Method of Control of the Terrestrial Climate and Its Protection against Warming and Climatic Catastrophes Caused by Warming such as Hurricanes）に記載されているように、飛行機が火山灰のような排気ガスを発生させ、ミニ・核の冬（Mini Nuclear Winter）のような気象環境を造り出すことによって、所定地域での太陽光を遮断しようとする方法がある。

しかし、このような太陽光遮断方法は、比較的広い地域には容易に適用できるが、排気ガスが大気中に残ったり、対流現象によって他の地域に移動し得るので、深刻な大気汚染が発生し得る。また、長期的に持続的な太陽光遮断環境を維持することは難しい。

また、米国公開特許第２００８／００３０８８４号（発明の名称：Device and Method for Affecting Local Climatic Parameter）に記載されたように、無人機を太陽光反射板を設置した状態で飛行させることによって、所定地域の太陽光を遮断できるようにする方法もある。

しかし、このような太陽光遮断方法は、無人機から排出される排気ガスによる大気汚染のおそれがあり、対流圏の対流が不安定のせいで無人機の位置固定が難しいという問題があり得る。また、無人機に周期的な給油と整備を行わなければならなく、対流圏で長期間停滞させることが難しい。

そして、図１で示したように、無人機に設置された反射板が地面と水平を維持しながら対流圏に位置することによって、所定の角度で地表面に照射される太陽光を効果的に遮断することは難しく、その遮断面積は最適化された状態ではない。

したがって、本発明は、従来の太陽光遮断方法で提起されている前記諸般の短所と問題を解決するためになされたものであって、成層圏飛行船に大型反射板を設置し、成層圏で大型反射板を通して太陽光を遮断して所定地域の温度を低下させることによって、地球温暖化から氷河又は万年雪が溶けることを防止すると同時に、自然環境を汚染するおそれがなく、淡水を失うことを防止できる成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、成層圏飛行船に設置された大型反射板の個数と角度を適宜調節し、成層圏で大型反射板を通して太陽光を反射して所定地域の温度を上昇させることによって、異常な気温による酷寒や寒波が発生したとき、人間の生活条件に適した温度に調節できるようにした成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法を提供することを目的とする。

本発明の実施例によると、複数の飛行船で垂直下方に位置するように結合された支持ラインの下端部に発射板の四隅が連結され、空中で台形状に広げられた反射板による太陽光の反射で地表面の温度を調節する方法において、前記反射板の反射面が前記太陽光の入射角度と鈍角をなすように傾斜状態に維持され、特定地域の地表面に前記太陽光の反射光がさらに入射され、又は、特定地域の地表面への前記太陽光の入射が遮断され、前記反射板は、向かい合う長辺と短辺のコーナー側を支持する前記飛行船の位置移動によって前記太陽光の入射角度に対する前記反射面の角度を調節し、特定地域の地表面に前記太陽光がさらに入射され、又は、特定地域の地表面への前記太陽光の入射が遮断され、前記反射板の角度調節は、前記長辺のコーナー側を支持する一対の飛行船の間に前記短辺のコーナー側を支持する一対の飛行船が交差するように移動する、又は、前記長辺のコーナー側を支持する一対の飛行船が前記短辺のコーナー側を支持する一対の飛行船の外側に交差するように移動することによって、前記反射板の傾斜角度を前記太陽光の入射角度に対して調節するという、成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法を提供する。

また、前記反射板は、前記太陽光の入射方向に対して縦方向でありながら互いに異なる角度で複数が群集するように設置することができる。この場合、互いに隣接する前後の反射板の距離は、後方の反射板による反射光が前方の反射板によって遮られない距離に設定されることが望ましい。

一方、前記反射板は、前記太陽光の入射方向に対して横方向に互いに異なる角度で複数が群集するように設置することも可能である。

以上説明したように、本発明は、成層圏飛行船に大型反射板を設置し、成層圏で大型反射板を通して太陽光を遮断して所定地域の温度を低下させることによって、地球温暖化から氷河又は万年雪が溶けることを防止すると同時に、自然環境に対する汚染発生のおそれなく、淡水を失うことを防止できる成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法を提供する。

また、本発明は、成層圏飛行船に設置された大型反射板の個数と角度を適宜調節し、成層圏で大型反射板を通して太陽光を反射して所定地域の温度を上昇させることによって、異常気温による酷寒や寒波が発生したとき、人間の生活条件に適した温度に調節できるようにした成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法も提供することができる。

従来の太陽光遮断による地表面温度調節方法の模式図である。本発明に係る地表面温度調節方法を実現するための成層圏飛行船と反射板を示した図である。本発明に係る地表面温度調節方法を実現するための成層圏飛行船と反射板を示した図である。本発明に係る地表面温度調節方法で複数の飛行船を通して四角形状の反射板が広げられた状態を示した斜視図である。本発明に係る地表面温度調節方法で太陽光が遮断される状態を示した模式図である。本発明に係る地表面温度調節方法で複数の反射板を用いて太陽光が遮断される状態を示した模式図である。本実施例に係る地表面温度調節方法で複数の飛行船を通して台形状の反射板が広げられた状態を示した斜視図である。本実施例で台形状の反射板の傾斜角度を調節する場合を示した例示図と断面図である。本実施例で台形状の反射板の傾斜角度を調節する場合を示した例示図と断面図である。本実施例に適用される台形状の反射板を用いて太陽光の反射光が地表面に入射する状態を示した図である。台形状の反射板をそれぞれ縦方向と横方向に多数用いた他の実施例の地表面温度調節方法を示した図である。台形状の反射板をそれぞれ縦方向と横方向に多数用いた他の実施例の地表面温度調節方法を示した図である。

本発明に係る成層圏飛行船と反射板を用いた地表面温度調節方法の前記目的に対する技術的構成を始めとする作用効果に関する事項は、本発明の望ましい実施例を示した図面を参照した下記の詳細な説明によって明確に理解されるだろう。

まず、図２と図３は、本発明に係る地表面温度調節方法を実現するための成層圏飛行船と反射板を示した図で、図４は、本発明に係る地表面温度調節方法で複数の飛行船を通して四角形状の反射板が広げられた状態を示した斜視図である。

また、図５は、本発明に係る地表面温度調節方法で太陽光が遮断される状態を示した模式図である。

図示したように、本発明に係る成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法は、まず、複数の飛行船１００の下部に四隅が支持ライン１１０によって支持されている四角形状の反射板１２０が広げられ（図３参照）、前記反射板１２０が太陽光Ｓの入射角度と直角をなして傾斜状態に維持され得る。ここで、支持ラインはワイヤであって、金属、非金属などの多様な材質からなり、その下部の反射板１２０を支持できるものであればいずれも使用可能である。

このとき、図５に示したように、地表面に入射する太陽光Ｓは反射板１２０によって地表面と反対側に反射され、地表面に入射する太陽光Ｓを遮断することができる。また、反射板１２０の反射面が太陽光Ｓの入射角度と直角をなして傾斜状態に維持されることによって、地表面の太陽光遮断面積を効率的に広く形成することができる。

一方、反射板１２０を上空に浮揚させるための飛行船１００は、対流現象が少ない成層圏（２０ｋｍないし５０ｋｍ）で高度の維持が可能な飛行船であって、内部がヘリウムガスで充填され、別途の推進システム１０１を通じて姿勢制御と位置移動が可能になる。

そして、飛行船１００には、推進動力を得るために、太陽電池１３０と補助的な動力印加手段としての燃料電池を装着することができる。また、前記飛行船は、位置制御のためにＧＰＳ送受信装置をさらに備えることができ、位置移動による反射板の角度調整のために相対角測定部をさらに備えることができる。

現在の技術において、成層圏飛行船は、米国空軍のサポートで開発されているＩＳＩＳ（Integrated Sensor is Structure）飛行船であり、ジェット気流に影響を受けないように、可能な限り高い高度で浮揚可能な飛行船として開発されている。

前記飛行船に支持される反射板１２０は、図３に示したように、概して横縦がそれぞれ１５０ｍ、３００ｍの大型反射板として構成することができる。

前記反射板１２０のフレームは、高強度でありながら高軽量のフレームが具現可能な炭素ナノチューブで製作することができ、その他に、さらに軽量化された材質を適用して製作することもできる。また、反射板１２０は、ナイロンやポリエステル系の織物で構成することができ、太陽光を受ける面には、太陽光を反射できる物質、すなわち、アルミニウムテープなどのコーティングされた物質を使用する。また、反射板１２０は、外部の適切な補強材で一定の形態を取り、ほとんどは薄い織物で構成することも可能である。

また、図５のように反射板１２０が太陽光Ｓの入射角度と直角をなす場合は、太陽光を吸収することによっても地表面への太陽光の入射を遮断できるので、反射効率を考慮するよりも太陽光の遮断が目的である場合は、その反射面を低廉な材質の反射面として構成し、太陽光が反射板１２０を透過することを防止することもできる。

このように構成された反射板１２０は、地表面では折り畳まれた状態で飛行船１００の支持ライン１１０に結合され、飛行船１００の浮揚によって成層圏に移動され、成層圏で飛行船１００の位置移動によって広げることができる。

図６は、本発明に係る地表面の温度調節方法において複数の反射板を用いて太陽光が遮断される状態を示した模式図で、地表面での太陽光Ｓの遮断面積が広い場合、複数の反射板１２０が群集して成層圏に浮揚された状態で位置し、より広い面積の地表面の温度を低く維持することもできる。

したがって、地球温暖化が加重されている状況で、北極や南極地域に入射される太陽光を遮断して特定地域の温度を低下させることによって、氷河又は万年雪などが溶けることを防止することができる。

このとき、地上で最大面積の遮断効果を得るために、前記反射板１２０は太陽光の入射角度と直角をなした状態を維持する。

一方、図７は、本実施例に係る地表面温度調節方法で複数の飛行船を通して台形状の反射板が広げられた状態を示した斜視図で、図８Ａ及び図８Ｂは、本実施例で台形状の反射板の傾斜角度を調節する場合を示した断面図で、図９は、本実施例に適用される台形状の反射板を用いて太陽光の反射光が地表面に入射される状態を示した図である。

図示したように、本実施例に係る地表面の温度調節方法において、複数の飛行船１００の下部に対辺の長さが互いに異なる台形状の反射板２００が支持ライン１１０を用いて傾斜した状態で支持され得る。

前記台形状の反射板２００は、四隅が支持ライン１１０によって支持されるもので、成層圏で広げられた台形状の反射板２００を通して太陽光Ｓの遮断又は入射させることができる。

本実施例に採用される台形状の反射板２００においては、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、反射板２００の四隅を支持する飛行船１００の位置移動によって反射板２００の角度を調節することができる。

すなわち、前記反射板２００は、向かい合う対辺の長辺２１０と短辺２２０のコーナー側を支持する飛行船１００において、長辺２１０を支持する飛行船１００（Ａ、Ｄ）と短辺２２０を支持する飛行船１００（Ｂ、Ｃ）との間に間隔が形成され、短辺２２０と長辺２１０のコーナーを支持する飛行船１００の位置移動によって反射板２００の傾斜角度を調節できることによって、地表面に入射する太陽光を遮断したり、特定地域の地表面に太陽光の反射光をさらに入射させることができる。

このとき、前記反射板２００の傾斜角度調節は、長辺２１０のコーナー側を支持する一対の飛行船１００（Ａ、Ｄ）間に短辺２２０のコーナー側を支持する一対の飛行船１００（Ｂ、Ｃ）が交差するように移動することによって、前記反射板２００の傾斜角度を太陽光Ｓの入射角度に対して直角又は鈍角をなすように調節することができる。

これとは反対に、前記反射板２００の傾斜角度調節は、長辺２１０のコーナー側を支持する一対の飛行船１００（Ａ、Ｄ）が、短辺２２０のコーナー側を支持する一対の飛行船１００（Ｂ、Ｃ）の外側で交差移動することによって、前記反射板２００の傾斜角度を太陽光Ｓの入射角度に対して直角又は鈍角をなすように調節することができる。

このように、台形状の反射板２００の反射面が持つ傾斜角度を、図９のように太陽光Ｓの入射角度に対して鈍角をなすように調節すると、特定地域に反射板２００で反射された太陽光がさらに入射されることによって、寒波又は酷寒が発生した地域の温度を上昇させ得るので、生活環境を改善することができる。

一方、図１０と図１１は、台形状の反射板を用いた他の実施例の地表面温度調節方法を示した図である。

図１０で示したように、本実施例に係る地表面温度調節方法では、地表面に向けて照射される太陽光Ｓの入射方向に複数の反射板２００が群集するように設置され得る。

この場合、複数の反射板２００は、太陽光Ｓの入射角度に対して互いに異なる角度を持つように設置することができ、各反射板２００に反射された太陽光を特定地域に入射させることによって、特定地域の地表面温度をより高く調節することができる。

ここで、図１０は、側面から直視したもので、すなわち、特定地域（黒色の丸で表示）の温度を上昇させるために、太陽光に対して縦方向に多数の反射板が群集するように設置されたものであって、群集の反射板の場合、前方の反射板によって後方の反射板の太陽光が遮られる場合がないように、前方の反射板と後方の反射板との距離を調節することが望ましい。

また、図１１で示したように、本実施例に係る地表面温度調節方法は、地表面の上部で太陽光Ｓが照射される方向にそれぞれ異なる角度をなして複数の反射板２００が群集するように設置され得る。図１１において、図１０と基本的に異なる点は、太陽光に対して横方向（図１０は縦方向である）に複数の反射板を設置し、特定地域（黒色の丸で表示）に対する温度を上昇させることである。

この場合、複数の反射板２００は、太陽光Ｓが照射される方向を基準にしてそれぞれ異なる方向を維持して設置され、各反射板２００に反射された太陽光を特定地域に入射させることによって、特定地域の温度をさらに上昇させることができる。

以上、本発明での望ましい実施例を参照して説明したが、該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、下記の特許請求の範囲に記載される本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるであろう。

Claims

複数の飛行船で垂直下方に位置するように結合された支持ラインの下端部に四隅が連結され、空中で台形状に広げられた反射板によって太陽光が反射されることによって地表面の温度を調節する方法において、
前記反射板の反射面が前記太陽光の入射角度と鈍角をなすように傾斜状態に維持され、特定地域の地表面に前記太陽光の反射光がさらに入射され、又は、特定地域の地表面への前記太陽光の入射が遮断され、
前記反射板は、向かい合う長辺と短辺のコーナー側を支持する前記飛行船の位置移動によって前記太陽光の入射角度に対する前記反射面の角度を調節し、特定地域の地表面に前記太陽光がさらに入射され、又は、特定地域の地表面への前記太陽光の入射が遮断され、
前記反射板の角度調節は、前記長辺のコーナー側を支持する一対の飛行船の間に前記短辺のコーナー側を支持する一対の飛行船が交差するように移動する、又は、前記長辺のコーナー側を支持する一対の飛行船が前記短辺のコーナー側を支持する一対の飛行船の外側に交差するように移動することによって、前記反射板の傾斜角度を前記太陽光の入射角度に対して調節する、
成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法。
前記反射板は、前記太陽光の入射方向に対して縦方向に互いに異なる角度で複数が群集するように設置され、互いに隣接する前後の反射板の距離は、後方の反射板による反射光が前方の反射板によって遮られない距離に設定される、
請求項１に記載の成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法。
前記反射板は、前記太陽光の入射方向に対して横方向に互いに異なる角度で複数が群集するように設置される、
請求項１に記載の成層圏飛行船と反射板を用いた地表面の温度調節方法。