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2014年11月 9日 (日)

夢の宇宙エレベーター、その現実味はいかに(4/5)

未来を読み解く技術大全

夢の宇宙エレベーター、その現実味やいかに(page 4)

CNT長尺化:1年で2倍のペースが続く、ブレークスルーは起きるか

星野 達也=ナインシグマ・ジャパン
2014/09/03 00:00
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このままのペースで伸び続ければ…

 2012年にアメリカのライス大学と中国の精華大学の研究グループは、「温度条件や触媒を適切に設定することで、最大1mの長さまで無欠陥でカーボンナノチューブの結晶を成長させることができる」という研究成果を発表している。700K(ケルビン)の温度下で毎秒1μm程度成長するカーボンナノチューブの長さが、1mに達する可能性があることが理論的に分かったという。ちなみに1秒間に1μm成長する場合、1mに達するためには、約12日(100万秒)かかる計算だ。

 その後、2013年には、実際に同じ精華大学のグループが55cm長のカーボンナノチューブの生成に成功したと発表している。カーボンナノチューブ生成時の触媒活性率を99.5%まで高め、カーボンナノチューブの成長を継続させる手法を用いた。

 この研究によれば、カーボンナノチューブの長さは、触媒の活性確率αに依存するそうだ。長さL(mm) のカーボンナノチューブが得られる確率は、αの(L-1)乗に比例する。今回の実験でαの値は0.995であり、550mmのカーボンナノチューブができる可能性は、0.995の549乗=約6%である。1m(1000mm)のカーボンナノチューブを作成できる確率は0.7%。つまり、この手法でメートル単位のカーボンナノチューブの実現には、今のところ活性確率αを限りなく1に近づけることが必要だ。

 ちなみに、1991年にカーボンナノチューブが発見された当時の長さは0.001mmで、「ミリ」の水準の成長は不可能との見方が強かった。しかし、2004年には1mmの長さをクリアし、2013年には長さが55cmに達している。単純計算では、生成できるカーボンナノチューブの長さは1年間に2倍のペースで伸びているのだ。仮に、このままのペースで伸び続けると、2040年前後には10万kmに到達することになる。いや、技術のブレークスルーが起これば、もっと早まるかもしれない。

 もし、カーボンナノチューブの長さを10万kmまで伸ばせれば、宇宙エレベーターの実現に向けて大きく前進することとなる。そして現実に宇宙エレベーターが実現できると、そのインパクトは計り知れない。

 例えば従来のロケットは、打ち上げ時の重量の94%は発射の際の燃料である。宇宙に運べる物資の重量は、その比率からするとごくわずかだ。費用面では、1kgの荷物を宇宙に運ぶのに100~200万円かかる。宇宙エレベーターを使えば、このコストが1/100の1万円以下の水準に低減できると言われており、大量の資材を低コストで宇宙に運べるようになる。

 大量の資材を低コストに運搬できれば、宇宙空間にさまざまな施設を建設しやすくなる。例えば、無重力空間での実験設備ができれば、医学の研究や素材の開発が急展開するかもしれない。ケーブル上の、月や火星と同じ重力になる位置に施設を建設すれば、月面などでの活動を想定した訓練や実験施設を設けることが可能になる。ケーブルの先の方では強い遠心力が働くため、月や火星へ向かう宇宙船を発進させる拠点もできる。

NEXT ≫2050年の完成を目指した建設構想も

以上は「日経テクノロジー」より

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