地球上では、私たちは普段、無意識に熱を逃がしている。

例えば、

●　空気

●　風

●　水

●　対流 　など。

つまり地上では、空気が熱を運んでくれている。

しかし宇宙空間は、ほぼ真空である。

つまり、空気が存在しない。

すると何が起きるか。

実は、熱が逃げにくくなるのである。

地上では、熱くなった空気が上昇し、周囲へ熱を逃がしている。

これを、対流という。

しかし宇宙では、空気がないため、対流そのものが起きない。

つまり、ファンで冷やすという発想が、そのままでは通用しない。

これは非常に大きな違いだ。

では宇宙では、どうやって熱を逃がすのか。

主に使われるのが、放射である。

つまり、赤外線として熱を宇宙へ放出する方法だ。

 

しかし放射は、地上の対流ほど効率が高くない。

つまり宇宙では、熱を捨てる能力そのものが制限される。

さらに宇宙では、

●　太陽が当たる場所 → 超高温

●　日陰 → 超低温 　になる。

つまり、極端な温度差が発生する。

これは非常に厳しい。

 

宇宙では熱設計＝生存設計

地上では、多少熱くても動く機器は多い。

しかし宇宙では、

●　電子機器

●　バッテリー

●　センサー

●　通信機器

などが、温度異常で停止すると、ミッション終了になる可能性がある。

つまり宇宙では、熱設計そのものが、生存条件になる。

今後、月面基地構想も進んでいる。

しかし月面では、

●　大気ほぼ無し

●　真空

●　強烈な太陽光

●　極端温度差 　など、熱的には極めて厳しい。

つまり未来の宇宙開発では、どう熱を制御するかが極めて重要になる。

宇宙ロボットや探査機でも、

●　モーター

●　AI演算

●　バッテリー

●　センサー 　などが発熱する。

しかし宇宙では、空気で冷やせない。

つまり宇宙ロボットは、熱を抱えたまま動くことになる。

これはかなり厳しい。

今後、宇宙機器にもAI搭載が進む。

例えば、

●　自律航行

●　障害物回避

●　通信最適化

●　自律判断

●　探査解析 など。

つまり未来では、宇宙でAI演算が普通になる可能性がある。

しかしこれは同時に、宇宙で発熱することも意味する。

現在研究されているのは、

●　放射冷却

●　高放熱表面

●　超軽量熱拡散材

●　真空対応材料

●　相変化材料

●　熱制御コーティング など。

つまり宇宙では、地上とは違う熱設計が必要になる。

実際の現場では、

●　真空

●　放射劣化

●　熱膨張差

●　微細変形

●　長期耐久

●　振動

●　打上衝撃 など、極めて厳しい条件がある。

つまり、理論上成立と、宇宙で長期成立は全く違う。

宇宙では、重量コストが極めて高い。

つまり、冷やしたいと、軽くしたいが同時に求められる。

これは非常に難しい。

未来の宇宙産業では、

●　軽量

●　高耐久

●　高信頼

●　高放熱

●　真空対応 などが同時に必要になる。

つまり宇宙では、　熱 × 軽量 × 長期信頼性　の複合問題になる。

OTIS視点では、宇宙時代に重要なのは、

●　薄膜加工

●　微細加工

●　高精度貼り合わせ

●　軽量化

●　異種材料接触

●　熱対策材料加工

●　高精度積層

●　量産安定性 などである。

特に、薄く・軽く・高機能を成立させることが重要になる。

OTISでは、

●　微細加工

●　高精度打ち抜き

●　薄膜加工

●　高精度ラミネート

●　熱対策材料加工

●　軽量機能部材加工

●　異形状積層 　などを通じて、宇宙向け機能部材の量産成立に貢献できる可能性がある。

一方でOTISは、

●　宇宙船設計

●　ロケット開発

●　宇宙AI開発

●　衛星制御

●　宇宙熱解析 を専門とする会社ではない。

しかし、宇宙向け機能部材を量産工程で成立させるという領域では、
重要な役割を担える可能性がある。

宇宙時代、人類は　冷やせない世界へ進む

宇宙産業は、今後さらに拡大していく。

しかし宇宙では、熱を逃がすこと自体が難しい。

つまり未来の宇宙競争は、どこへ行けるかだけではなく、

どれだけ熱を制御できるかでも決まる時代になるのかもしれない。

そしてその裏側では、熱の最後の0.1mmを支える技術が、
ますます重要になっていく。

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません