スペースコロニーの重力について

スペースコロニーの重力について
スペースコロニーの重力についてなのですが、なんとなくマカロニ型やドーナツ型にしてそれをクルクル回して遠心力を発生させて人工的に重力を発生させるのかなと、またそれは理にかなったフィクションだと思ってたのですが、先日友人と話をしていてよく考えるとそれだったらガラだけクルクル回って結局自分は宙に浮いたままじゃないの？という話になりました。

確かによく考えてみるとたとえばスペースシャトルをきりもみ飛行させても中から見たら外壁だけがクルクル回って中のパイロットは浮いたままなんじゃないの？とも思いました。

やはりマカロニ型やドーナツ型で重力を発生させるというのはフィクションの中だけのお話なのでしょうか。また仮にそうであるとするならば他にどうやって重力を発生させる方法がありますでしょうか。

よろしくお願いします。

No.9 回答者： SPROCKETER 回答日時： 2011/07/21 23:48

　宇宙コロニー構想というのは、思考実験の話で現実性は無いと考えるのが正しいようです。

　昔、ダイソン環天体という構想が持ち出されて、太陽周辺に巨大な鏡の球殻を作って太陽エネルギーを完全に消費する文明圏を作り出そうという壮大な構想がありましたが、それと同じ思考実験のお話で、ダイソン環天体を小さくしたものに過ぎません。

　ダイソン環天体も宇宙コロニーも現実に実現しようとすると難しい問題が数え切れないほど出て来て、実現不可能なのがわかる程度の構想に過ぎません。

　自転による人工重力も同じで、人体への影響を考えると非常に大きな回転体を作らなければならず、１Ｇの重力を得る為に莫大な投資をするぐらいならば、６分の１の重力で我慢して月に住んだ方がよほど現実的です。

　こういうのは、有名な科学者のホラ話と言っても良いもので、あまり真面目に考えない方が良いです。実現不可能だから大ぼら吹いているだけだと考えた方が良いでしょう。

　核爆発で小惑星に巨大な空洞を作って居住地にしようという構想がありますが、こちらの方がよっぽど現実的だと思えるほど荒唐無稽な構想です。

　むしろ、核爆発で月の地下に空洞を作って居住出来るようにしようという構想を立てれば、現在の技術でも実現可能でしょう。もちろん、放射能が無くなるまで何百年も待たなければなりませんが、同じ何百年も待つのであれば、今のうちに核爆弾を大量に月に運んで地下核爆発させて空洞を作って置けば、放射能が無くなる何百年か後には利用出来るようになるかもしれません。

　こういう冗談が現実味を帯びるぐらい馬鹿馬鹿しいお話なのです。星座を描いて宇宙に夢を広げていた時代の夢物語に過ぎません。

　冗談と書きましたが、おそらく、月の地下で核爆発を起こして巨大な空洞を作り、居住地として利用しようという構想は冗談ではなく、現実におこなわれるかもしれません。現在の宇宙ロケットでも核爆弾を運ぶには十分な能力があるからで、費用対効果が大きいからです。それに対して宇宙コロニー構想は膨大な量の建材を宇宙に運ばなければならず、ロケットでは無理で、費用対効果が小さく、現実性がありません。

　本格的な宇宙開発を考えるのであれば、１発の核爆発を起こせば可能になる開発を考えるのが最も現実的であり、月の地下開発、小惑星の軌道を変えるなど、どれも１発の核爆発で出来る構想から出て来るのです。

　それに比べると、費用も時間も無限でないと実現不可能な宇宙コロニー構想は単なる誇大妄想に過ぎません。

No.8 回答者： hirotodo_001 回答日時： 2010/06/05 01:00

付いて来て下さいね。

重要なのは「壁と同じ速度で動いていること。」例えば電車の中で貴方がジャンプして同じ場所に降りられるのは、電車が「同じ速度」で動いてる場合のみ。空中の貴方は（外から見れば）電車と同じ方向／同じ速度で動いている。
仮に電車が急ブレーキを掛けたら空中の貴方は前に投げ出された様に感じる事になる。
着地した瞬間、速度を一致させるため足（ヒザ／腰）で力を吸収出来れば良いが、出来なければ前につんのめる事になる。
これは運動の第一法則（慣性の法則）と言い「抵抗の無い場所では動いてる物質は（力を加えない限り）同じ方向／同じ速度で動き続ける」ことを指す。
円の運動は、円周上の点に働く力で表すことが出来ます。
円の中心から円周上の点に半径を引き直交（直角に交わる）し　かつ運動の方向に引く力と、半径と同じ方向で中心から遠ざかる力（遠心力）に分解出来ます。
で、円周に近い＝半径が長い＝移動距離は半径×２パイ＝同じ円の上では１回転の時間は同じ＝速度は距離／時間だから＝移動距離の長い点は半径が長い点に等しい。
速度が速い＝掛かってる力が大きい＝遠心力が大きい。
貴方のカラダは、遠心力と重力（と加速度）の区別は出来ないため、重力と感じています。
重力と遠心力を判断するには。半径６キロメートル、円周が毎時３００キロメートルで動いている場合、円周方向は基本上り坂（前も後ろも）普通「どっちも登り坂」時点で気付きそうですが、そのまま上を見ると１２キロ先に都市が見えます。

No.7 回答者： manno1966 回答日時： 2010/05/21 12:16

> ガラだけクルクル回って結局自分は宙に浮いたままじゃないの？という話になりました。

確かにその通り。間違ってはいない。

コロニーの宇宙港に着いた後、エレベーターで地表まで下りていきますが、その時に中心部の速度無しの所から外周部の高速に動いている地表に降りていきます。
この速度差が考慮されていないから、「？」となるのだと思います。
高速で円運動をしているから、人工重力を体感しますが、コロニー内にいても宙に浮いていて、速度コロニーの中心に対して速度０なら、人工重力は働きません。


> マカロニ型やドーナツ型で重力を発生させるというのはフィクションの中だけのお話なのでしょうか。
科学的に立証された話と思います。

No.6 回答者： athanasius 回答日時： 2010/05/21 01:39

遠心力による人口重力自体は、古くから考えられているものですが、これの代案って聞いたこと無いですね。

運動によるGを使うのが一番単純なものですが、それなら遠心力が一番単純ですからね。

ちなみに「2001年宇宙の旅」にも人口重力の宇宙ステーションが出てきますな。

＞＞確かによく考えてみるとたとえばスペースシャトルをきりもみ飛行させても中から見たら外壁だけがクルクル回って中のパイロットは浮いたままなんじゃないの？とも思いました。

重力は非常に遠くまで届くし、あらゆるものに影響を与えますが、距離によって影響の度合いが変わります。
中心にいれば影響は小さいだろうし、
１Gと同じくらいの遠心力が発生している状態のシャトルのきりもみって、パイロットがブラックアウトしてそうです。

飛行機の急降下で逆Gを起して無重力にすることもできるし、遊園地のアトラクションでも遠心力で１G以上の重力を作るとかいうのもありました、やわらかい壁に張り付くので、標本の昆虫の気分が味わえました。

No.5 回答者： noname#156725 回答日時： 2010/05/21 01:14

すでに回答が出てますが…

> それだったらガラだけクルクル回って結局自分は宙に
確かに？円筒形の中心部分は、無重力です。

ファーストでも？その様な描写は、されています。
円筒形の中心部分には、宇宙港が有り…宇宙船が入港する描写が
描かれています。
無重力の宇宙港より、エレベーターを使い居住区や街に行き来し
ています。

No.4 回答者： okky0707 回答日時： 2010/05/20 23:29

もう少し良く考えてください。

あなたがスペースコロニー内に入るときには必ず外壁にある入り口から入りますよね。
外壁に取り付いた時点で、あなたはすでに外壁と同じ速度で移動しているのです。
ですから、あなたには遠心力が働き重力が発生します。

仮にあなたがコロニー内に瞬間移動で現れたとしても、
コロニー内には空気があり、空気もコロニーの回転にあわせて動いていますから、
空気抵抗によってあなたにも速度が伝わり、いずれあなたは重力の虜になります。

ですから、それなりに理にかなったフィクションではないでしょうか？

No.3 回答者： dogday 回答日時： 2010/05/20 19:49

福井晴敏のガンダムUCで、重力の発生しているコロニーの物理状況を数値入りで細かく描写されています。

中心が無重力で、内壁に触れるまで遠心力は発生しないが、内壁の地表に1Gを発生させるために直径6キロのコロニーが時速300キロだかで回転してて、地表に触った瞬間に重力と慣性が発生して足元を囚われて時速300キロで町に衝突するみたいなことになるようです。
ホントかどうかわかりませんが。
宇宙空間でも、常に慣性移動しているので、秒速100キロとかで移動するMS、つまり1秒で100キロの間合いがとれる、たった18ｍのMSが目視で戦っていると、2体の相対速度を合わせないと、近づけないどころかあらぬ方向に離れきってしまい、出会えないような描写も多々あります。

この説明の限り、地球上の常識の想像力では、絶対に実現しない計画だと思われます。
地球連邦のトップの人間を説得できない。

No.2 回答者： neko_mama 回答日時： 2010/05/20 19:24

元の考え方で合っている

回転することで遠心力ができそれが重力に転換されている
これはNASAでも検証されているそうです

ちなみに　ガンダムに出てくるスペースコロニーは直径が6.4kmの筒型建造物で、秒速105mで回転しており地球と同じ重力（1G)を得ている。

No.1 回答者： datchi417 回答日時： 2010/05/20 18:59

厳密にどういう理論なのかはわかりませんが、水の入ったバケツをグルグル回す（遠心力？）のと同じだと昔聞いたことが…