JPH02180702A - 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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- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims abstract description 15
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
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- B64G1/401—Liquid propellant rocket engines
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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１ ｔｏｎ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。
ら１ ｔｏｎ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。
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。
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。
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
により水の生成と０２の生成を行わしめ、生成した０２
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水の生成と
０２の生成を行わしめ、生成した０２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０２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かかるものである
。
により水の生成と０２の生成を行わしめ、生成した０２
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水の生成と
０２の生成を行わしめ、生成した０２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０２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かかるものである
。
［作 用］
低軌道上における希薄ガスから０２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ｌに該宇宙機本
体ｌが航行する低軌道上に存在する０、Ｎ２ 、Ｈｅ
ｓ ０２ 、Ｈｓ Ａ ｒ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。
であり、第２図に示す如く、宇宙機本体ｌに該宇宙機本
体ｌが航行する低軌道上に存在する０、Ｎ２ 、Ｈｅ
ｓ ０２ 、Ｈｓ Ａ ｒ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。
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。
２Ｈ＋０→Ｈ２０
Ａ Ｈ２９８−−２２１，１ＫＣａｌ／ｍｏｌ（標準生
成熱） 残りの原子状酸素を酸素分子にする。
成熱） 残りの原子状酸素を酸素分子にする。
０＋Ｏ→０２
次に、冷却機７にて水蒸気を水（Ｎ２０）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。
、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ｌＯに入れ、冷却・圧縮し、ガ
スを液化する。
スを液化する。
圧力１ ａｔａでは各ガスは次の温度で液化する。
０２ ： −１８３，０℃
Ａ ｒ ： −１８５，９０℃
Ｎｚ ： −１９５，８℃
Ｎ２： −２５２，７℃
Ｈｅ ： −２６８，９℃
液化したガスを分留器ｔｉ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ＬＯ
Ｘ （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ＬＯ
Ｘ （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１
４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。
４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（Ｎ２０）をタンク
１６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。
１６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 ［０１１０８個／ｃｓ” ［Ｎ２ ］ １Ｇ’ ［Ｈｅｌ １０６ ［０２］ ＩＱＢ ［Ａｒ］ ｔｏ３ ［Ｈ］ １０６ である。
であり、高度５００ｋｍの希薄ガスの濃度は ［０１１０８個／ｃｓ” ［Ｎ２ ］ １Ｇ’ ［Ｈｅｌ １０６ ［０２］ ＩＱＢ ［Ａｒ］ ｔｏ３ ［Ｈ］ １０６ である。
このときの宇宙機本体１の相対速度を
８ ｋｍ／ｓｅｃ −８Ｘ １０５ａｎ／ｓｅｅとし、
コレクタ２の断面積を ３０ｒ１″口 −９００ｒｒ？ −９ｘ １０６ｃｄと
すると、 よって１年間に集められる［０１の個数は（５ＸＩＯ”
個／ｃＪ／ｙｅａｒ） （９ｘ １０６ｃｊ）−４，
５ＸＩＯ２８個／ｙｅａｒ １ｍｏｌ −３２ｇ タカラ３．７４ＸｌＯ’ Ｘ１２
鴫１２０ ＸＬＯ’ ｇ ／ｙａａｒ！＝＝ｐ１．２ｔ
ｏｎ／ｙｅａｒ１年間に１．２ｔｏｎの酸素ガスが得ら
れる。
コレクタ２の断面積を ３０ｒ１″口 −９００ｒｒ？ −９ｘ １０６ｃｄと
すると、 よって１年間に集められる［０１の個数は（５ＸＩＯ”
個／ｃＪ／ｙｅａｒ） （９ｘ １０６ｃｊ）−４，
５ＸＩＯ２８個／ｙｅａｒ １ｍｏｌ −３２ｇ タカラ３．７４ＸｌＯ’ Ｘ１２
鴫１２０ ＸＬＯ’ ｇ ／ｙａａｒ！＝＝ｐ１．２ｔ
ｏｎ／ｙｅａｒ１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 ０２ ： １２１２．Ｏｋｇ／ ｙｅａｒＮ２
： １０４．７ ｋｇ／ｙｅａｒＨｅ：
１．４９ ｋｇ／ｙｅａｒＨ２： ０．３７
ｋｇ／ｙｅａｒＡ ｒ ： ０．０１５
ｋｇ／ｙｅａｒ上記から、推進剤として必要な０２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。
の量は ０２ ： １２１２．Ｏｋｇ／ ｙｅａｒＮ２
： １０４．７ ｋｇ／ｙｅａｒＨｅ：
１．４９ ｋｇ／ｙｅａｒＨ２： ０．３７
ｋｇ／ｙｅａｒＡ ｒ ： ０．０１５
ｋｇ／ｙｅａｒ上記から、推進剤として必要な０２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、０２に
よって占められているので、他のガスを無視し、１２０
０ｋｇ／ｙｅａｒ ［０２］について検討する。
討する。尚、これからの概算はガスの殆んどが、０２に
よって占められているので、他のガスを無視し、１２０
０ｋｇ／ｙｅａｒ ［０２］について検討する。
（イ）反応器Ｂで発生する熱量
（３７，５ＸＩＯ３ｍｏｌ ／ｙｅａｒ） （５９，１
５９ｋｃａｌ／ｍｏｌ ）−２２１８刈０３ｋｃａｌ／
ｙｅａｒ ａ）必要な電力 −２９４ｖａｔｔ （０）冷却機７にて冷却すべき熱 １２００ｋｇ／ ｙｅａｒの０２を１１００℃から９０
℃まで冷却する（ １ ａｔａで）。
５９ｋｃａｌ／ｍｏｌ ）−２２１８刈０３ｋｃａｌ／
ｙｅａｒ ａ）必要な電力 −２９４ｖａｔｔ （０）冷却機７にて冷却すべき熱 １２００ｋｇ／ ｙｅａｒの０２を１１００℃から９０
℃まで冷却する（ １ ａｔａで）。
０２の１１００℃でのＣｐ −０，３５ｅ８Ｋｃａｌ／
Ｎｓ’ ”Ｃであり、これは０．２４９８ＫＪ／ｋｇ
−Ｋである。従って （１２００ｋｇ／ｙｅａｒ） （１１００−２０）
（０，２４９８ＫＪ ／ｋｇ・Ｋ ）−（１２００ｋ
ｇ／ｙｅａｒ） （９Ｇ−２０） （１，３１８Ｋ
Ｊ／ｋｇ・Ｋ ）−２１３２００ＫＪ／ｙｅａｒ−６，
７６Ｊ／ｓｅｅ −８，７６ｖａｔｔＱ９液化機１２で
液化するために除去すべき熱量（１２００ｋｇ／ｙｅａ
ｒ） （２１１ＫＪ／ｋｇ ）＝２５５８００ＫＪ／ｙ
ｅａｒ−８，１１Ｊ／５ｅｅ−８，１１ｖａｔｔ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、 ｂ）排熱 であり、２２０ｖａｔｔ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、５２９ｖａｔｔの排熱につ
いてはラジェータにより容易に宇宙空間に放熱できる熱
量である。
Ｎｓ’ ”Ｃであり、これは０．２４９８ＫＪ／ｋｇ
−Ｋである。従って （１２００ｋｇ／ｙｅａｒ） （１１００−２０）
（０，２４９８ＫＪ ／ｋｇ・Ｋ ）−（１２００ｋ
ｇ／ｙｅａｒ） （９Ｇ−２０） （１，３１８Ｋ
Ｊ／ｋｇ・Ｋ ）−２１３２００ＫＪ／ｙｅａｒ−６，
７６Ｊ／ｓｅｅ −８，７６ｖａｔｔＱ９液化機１２で
液化するために除去すべき熱量（１２００ｋｇ／ｙｅａ
ｒ） （２１１ＫＪ／ｋｇ ）＝２５５８００ＫＪ／ｙ
ｅａｒ−８，１１Ｊ／５ｅｅ−８，１１ｖａｔｔ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、 ｂ）排熱 であり、２２０ｖａｔｔ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、５２９ｖａｔｔの排熱につ
いてはラジェ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。
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、その池水発明の要
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。
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、その池水発明の要
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０２
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。
製造方法によれば、低軌道上における希薄ガスから０２
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。 ｌ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、
ｌＯ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。 ｌ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、
ｌＯは液化機、１１は分留器、１２は液化機、１３は酸
素タンクを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）低軌道上における希薄ガスを反応器に導くことによ
り水の生成とＯ＿２の生成を行わしめ、生成したＯ＿２
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。 ２）低軌道上における希薄ガスを反応器に導くことによ
り水の生成とＯ＿２の生成を行わしめ、生成したＯ＿２
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Ｏ
＿２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 true JPH02180702A (ja) | 1990-07-13 |
| JP2727613B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11255505A (ja) * | 1998-03-10 | 1999-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | 原子状酸素収集装置 |
Citations (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 |
| JPS6136105A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-02-20 | エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコーポレイテツド | 空気から酸素または窒素を回収する連続的方法 |
| JPS6252106A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-06 | エア−．プロダクツ．アンド．ケミカルス．インコ−ポレ−テツド | 温度変動化学的分離法によって清浄乾燥空気と液体酸素受容体から酸素を連続製造する方法 |
-
1989
- 1989-01-05 JP JP64000786A patent/JP2727613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (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 |
| JPS6136105A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-02-20 | エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコーポレイテツド | 空気から酸素または窒素を回収する連続的方法 |
| JPS6252106A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-03-06 | エア−．プロダクツ．アンド．ケミカルス．インコ−ポレ−テツド | 温度変動化学的分離法によって清浄乾燥空気と液体酸素受容体から酸素を連続製造する方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11255505A (ja) * | 1998-03-10 | 1999-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | 原子状酸素収集装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2727613B2 (ja) | 1998-03-11 |
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