材料熱膨張を考慮した宇宙エレベーターテザーの熱伸縮運動

抄録

宇宙エレベーターのテザーの主材料とされるカーボンナノチューブ（CNT）も他の材料と同様に温度変化により伸縮する．CNTの熱膨張率の大きさは10^－6〜10^－5程度と小さいが，宇宙エレベーターの地球の周りの公転運動の途上での日射の有無等により，テザー温度が300K程度の幅の大きな変化を示すことや，全長が10万kmに達する長大なものであることなどから，熱による伸縮量は単純に無視できない大きさとなる．筆者らは，これまでほとんど考慮されなかったテザー材料の熱膨張を，宇宙エレベーターの力学モデルに新たに導入し，地球自転と同期した周回運動途上での温度変化によるテザーの熱伸縮運動について調べてきた．テザーの温度変化の影響は音波（熱弾性波）として伝搬し，テザーの軸方向および直交方向に複数のモードの振動を励起することがわかった．本報告では，基礎的な数値計算の結果の概要について紹介する．