コロニーレーザーとソーラーシステムに関する下記の疑問

巨大ロボットアニメ『機動戦士ガンダム』シリーズには、｢アルキメデスの熱光線｣の規模を大幅に拡大した｢ソーラーシステム｣や多数のスペースコロニー向け宇宙太陽光発電パネルから得た電力をスペースコロニーを改造した発振器でレーザー光に変換する｢コロニーレーザー｣等の太陽光エネルギーをエネルギー源とした大規模破壊を目的とした戦略兵器が登場します。
　これら｢ソーラーシステム｣と｢コロニーレーザー｣という2種類の戦略兵器の内、前者の｢ソーラーシステム｣は連邦軍しか使用しておらず、その連邦軍ですら一年戦争で使用された｢ソーラーシステム｣とデラーズ紛争で使用された｢ソーラーシステムⅡ｣の2基のみしか建造してだけで、その後の後継機としては後述の｢グリプス2｣という｢コロニーレーザー｣へ移行してしまっています。
　それにに対し、後者の｢コロニーレーザー｣は初の実用化例である一年戦争時のジオン軍の｢ソーラレイ｣に続き、一年戦争後にも連邦軍が｢グリプス2｣を建造し、この｢グリプス2｣は『機動戦士Ζガンダム』の作中において3回使用された後、損傷して放棄されるも、その後、『機動戦士ガンダムUC』で修復されて復帰･使用されましたし、更に時代を下って『機動新世紀ガンダムX』の時にも新たに建造されたものが登場しています。
　つまり、｢ソーラーシステム｣が何故か廃れたのに対し、｢コロニーレーザー｣の方は繰り返し使用されているわけです。

　しかしこれはおかしな話です。
　｢ソーラーシステム｣も｢コロニーレーザー｣もどちらも太陽光エネルギーをエネルギー源としている以上、その出力は太陽光の受光面積とエネルギー変換効率に比例します。
　｢ソーラーシステム｣は単なる鏡の集合体ですから、エネルギー変換効率は使用している鏡の反射率に等しく、反射率が最高の鏡は銀メッキ鏡ですが、銀は資源量が少ないので、反射率はやや劣るものの資源量が豊富なアルミ鏡を使った場合、反射率は80%～90%ですから、低い方の80%を採用したとしてもエネルギー変換効率は80%にもなります。
　それに対して｢コロニーレーザー｣の方は膨大な面積の太陽光パネルが必要となりますから、資源量に制限が少ないシリコン太陽電池を使わざるを得ず、太陽光から電力への変換効率は理論限界ですら29%しかありません。
　そうして得た電力をマイクロウェーブ送電でコロニーを改造した発振器に送るわけですが、マイクロウェーブ送電の効率は一般的なもので約70%、実験室レベルでも80%がやっとです。
　マイクロウェーブ送電で給電された電力をレーザー発振器でレーザー光に変換する際の効率は、レーザー発振器の種類により大差があり、初代の｢ソーラレイ｣の場合は炭酸ガスレーザーという設定なので効率は10%～30%、次の｢グリプス2｣のレーザー発振器の種類は不明ですが、劇中で描かれた発振器の外観を考えると半導体レーザーや自由電子レーザー、ファイバーレーザーであるとは考えられず、YAGレーザーのような固体レーザーか又は透明容器に充填した気体を媒質とした炭酸ガスレーザーのような気体レーザーのように見えます。
　気体レーザーで効率が最高なのは炭酸ガスレーザーで、その効率は先述したように10%～30%、固体レーザーの中でも効率が格別高いのは半導体レーザーで電力を一旦単色光に変換した後、その単色光で特殊ガラスであるYAGを励起させるLD励起YAGレーザーで、その効率は約15%です。(但し、LD励起固体レーザーは高出力が出せません)
　太陽光発電の効率の限界が29%、マイクロウェーブ送電の効率が高くても80%、レーザー発振器の効率が高くても30%という事は、総合効率は7%弱しかない事になります。
　因みにレーザー発振器は光や電力の形で外部から投入されたエネルギーをそのままレーザー光に変換するだけであり、エネルギーを蓄積する事は事実上出来ません。
　｢ソーラーシステム｣の効率は80%ですので、｢コロニーレーザー｣の太陽光パネルと同じ面積の鏡を使えば約11.5倍もの出力が得られる計算になります。

　｢ソーラーシステム｣の弱点として良く小回りが利かないとか、大量の大型の鏡は敵からの攻撃に対して脆弱、といった話がありますが、それは大面積の太陽光パネルを大量に必要とする｢コロニーレーザー｣も同様です。
　むしろ変換効率が悪いが故に、損失したエネルギーが熱に変わり、広大な面積の赤外線発生源となる｢コロニーレーザー｣の方が被発見率が高い分だけ、より脆弱だと考えられます。

　超高純度のシリコンに極微量の添加物を精密に濃度調整しながら製造しなければならない太陽光パネルや、マイクロウェーブ送電の送信部と受信部、レーザー媒質を励起するための電極とそれに給電するための電気系統、レーザー媒質の容器としてのスペースコロニー、等々、複雑でコストのかかるシステムが複数種類必要となる｢コロニーレーザー｣は、超高コストで、建造にも手間と時間を要し、故障し易く、整備性にも劣ります。
　一方、｢ソーラーシステム｣は単なる鏡とその展開機構に、(｢コロニーレーザー｣の太陽光パネルにも付いている)姿勢制御装置を取り付けるだけという簡単な仕組みで、故障し難く、量産も容易で、低コストで済みます。
　また、｢コロニーレーザー｣は1回発射すると次回の発射までにインターバルが必要になるのに対し、｢ソーラーシステム｣は姿勢制御装置の推進剤が続く限り、幾らでも連続して照射し続ける事が出来ます。

　このように出力をはじめ、多くの点で劣っている｢コロニーレーザー｣が何故か使われ続けているというのに、何故それよりも優る｢ソーラーシステム｣が廃れてしまったのでしょうか？

No.1 回答者： ぷらぐろまあ 回答日時： 2025/05/10 11:18

太陽の位置に関して、照射方向の制限が大きいからでは？

撃てない方向から艦隊が来たらどうしようもありませんし。。。

この回答へのお礼

御回答頂き有難う御座います。

　それを言い出すのなら、コロニーレーザーの方も自らに給電している太陽光発電パネル(サイズが何kmもある)がある方向には発射出来ませんので、敵が多数ある太陽光発電パネルのどれかの陰に隠れて接近してきたらどうしようもないのでは？
　そもそもソーラーシステムもコロニーレーザーもどちらも将来位置が予測可能な目標に対して照射するという使い方をするものなのですから、目標に向かって撃つ事が出来ない場所に展開する事は無いと思います。

お礼日時：2025/05/10 12:45