レーザー推進ロケットの研究
今日は、燃料なしでレーザーでロケットを飛ばせるのかという研究をちょっと紹介してみたいなと思います。
サイエンスポットは、最新の科学技術にスポットライトを当てるポッドキャストです。ホストはサイエントークのレンです。
本日紹介するのは、東北大学のプレスリリースで
実際に燃料を使わないでレーザー推進ロケットの打ち上げ実証に成功しましたという
研究になっています。
ロケットって、たくさん燃料を積んで燃料を燃やして
豪快に宇宙に飛び立っていくというのがイメージとしてあると思うんですけども、
いかに燃料の効率を上げるかというのは聞いたことあるかなと思います。
実際それのために、全然違うアプローチとしてレーザーを使おうというものがあるそうです。
これ初めてというわけじゃなくて、今でもレーザー推進というのは
研究されていて
どういうものかというと、このロケットの下の部分、底の部分ですかね、に
放物面ミラーという光を一点に集める鏡みたいのがついているそうです。
このミラーで、地上からレーザー光をバーッと照射して
このミラーがレーザー光を集めると、そうするとその集まった一点の空気が
ものすごくエネルギーを帯びて、プラズマ状態になって、
ここが非常に高温になると。その高温になったのをきっかけに周囲の空気が
温まって衝撃感みたいなものが生まれて、この衝撃感がロケット本体を下から押すと
推進力が生まれるという仕組みになっているそうです。
これすごいなと思って、
要は地上からレーザーをロケットにぶつけて
進むので、燃料を積む必要がないんですよね。
なので打ち上げコストが非常に下がるといった試算もあるそうなんですけれども、
実際これにはすごい課題があって、例えばロケットが地上のこのレーザーの軸から
外れやすいと、安定してまっすぐ飛行をさせるのがものすごく難しいというのが課題だったそうです。
たとえとして指先の上に砲機を垂直にずっと立て続けるのと同じような難しさ
というふうに言われているんですけど、
要はそこのまっすぐ安定させるというのが非常に課題ですと。
これを克服するためにこの東北大学の研究グループは今回2つのアプローチを取り組んでいて、
1つが自動的制御と呼ばれるやつなんですけど、このロケット自体のデザインを工夫することで
このレーザーの直線上からずれても自然に戻ってきやすくするという制御方法。
もう1つが能動的制御と言って、ロケットの動きをリアルタイムで検知して
レーザー側の照射位置をロケットに合わせて動かすという能動的制御。この2つのアプローチで
実際技術開発と実証について報告されています。
未来の航空技術への展望
まずこの自動的制御。だからビームをロケットが受ける側の
改良なんですけど、これは複数放物面レーザー推進機と呼ばれる
ちょっと見た目UFOみたいな形の機体というのが開発されています。
そこの部分に色々と改良がされているんですけど、
このミラーと周りを覆うカウルと呼ばれるんですけど、別の部品がいろいろついていて、
このミラーとそのカウルという周りを覆っている部品によって
光を集めるというのがなるべく一定になるようになっていると。
音で伝えるのは難しいんですけど、例えばロケットからレーザーの軸がちょっと横にずれると
普通だとレーザーが光が集まる場所がずれちゃうんですけど、
他の放物面ミラーがあって、傾いたときにはこのレーザーの就航位置が変わって
省異化の形が変わることで、この角度のずれを自動的に補正されるようになっているそうです。
実際にこの自動的な制御能力というのを検証するために、すごいちっちゃいんですけど、
重量が2グラムで全長15ミリメートルぐらいの機体に向けて、
レーザーを1秒間に50回の速さで繰り返し照射してみると、
すると、
実際この機体の全長の7倍ぐらいの高さまでは、
ふわっと自由に飛行することができたと。
実際にこの機体がレーザーの照射の軸に
引き寄せられるような動きが実際に確認することができて、
これ自動的制御に、こういう設計は使えますよねっていうのがこれで言えているそうです。
ただ、これだけだとやっぱり安定させるのがまだ難しかったようで、そこで能動的に
レーザー側を変えるっていうのもやっています。これレーザートラッキングシステムっていうやつで、
これは実際にロケットを飛ばしながらというか、
このロケットをロボットアームに取り付けて動かして、レーザーがちゃんと
そのロケットの傾きとかに合わせて、
ちゃんとレーザー照射位置を変えれるかっていう、そういった精密に制御する技術を作って、
それをちゃんとレーザーがロケットを正確に追尾できるっていうものを作ったそうです。
なので、
これでロケットに対してレーザーを継続してちゃんと当てて
飛ばすっていうのが、これは初めて
継続的にレーザーでエネルギー供給ができるっていうのを示した例だそうです。
いやこれすごい面白い発想だなって思いますよね。で、フライト時間はまだまだこれまだ短いっていう
ことですけども、
よりこの長時間安定して飛行するとか、
あとはもっとスケールをでかくしていくとか、高出力のレーザーを使っていくっていう、
最終的にはもう宇宙空間に到達するところを目指したいっていうことみたいですね。
で、あとはこれロケットだけじゃなくて飛行機とか、あとはプロペラ機とか、
あの
何かジェットエンジン積んでる飛行機とか、そういうのの代替としてレーザー推進
できるんじゃないかっていうのも、一応将来展望としてあるみたいで、
確かに燃料を積まなかったら、その
レーザーさえ供給してあげれば飛び続けられるっていうのは、
結構すごい技術だなっていうふうには思いましたね。
なので、もしかしたら、まあ将来的に僕らがイメージしているこのロケット発射とか、
飛行機とかじゃなくて、地上からレーザーが照射されて、それをエネルギーにして進むみたいな、
あの空飛ぶ乗り物がもしかしたらできるかもしれないっていうことで、非常にこれ夢ある研究だなっていうふうに
思いました。
はい、ということで、まあ今回は東北大学のこのレーザーを使って
ロケットを飛ばすっていう研究を紹介したいと思います。
このサイエンスポット、正直僕がおもろと思ったら、あの何でも紹介しようかなって思ってます。
ぜひ、まあ今回の感想とかもあれば、SNS等で
投稿して、ハッシュタグサイエンスポットで投稿してもらえると嬉しいです。
あとはこれ、ちょっと僕が喋る練習にも結構なるかなと思っているので、
まあまだまだね、ちょっとまだ慣れてないところが非常にありましたね。
あとちょっと音がね、あの広めの部屋で録っているので、ちょっと響いているかもしれないですけど、そこはご了承いただけるとありがたいです。
はい、ということで、それではまた次回のエピソードでお会いしましょう。
