宇宙コロニーを縦長の茶筒形に作ると、スピン軸の向きがひとりでに揺れ動いてしまう、という難点があった。
対策として、ガスジェットを使う手があったけれど、使えばガスの蓄えをどんどん消耗していくのが悲しい。
さて実験によれば、シャフトをコップの水に浸すだけで、軸の揺れ動きを防止できた。 動力を使わないパッシヴな手だてだから、何も消耗しないでできた。 その手だてを、宇宙コロニーにも応用できないだろうか。
一案として、図１のように仕組んでみよう。 コロニーは２分割してシャフトで結合し、全体がひとかたまりでスピンする。 シャフトは板Ｐを通りぬけていて、Ｐはスピンしない、つまり慣性空間のなかで静止した状態にある。
シャフトが板を通りぬけるところは、図２のように作る。 シャフトＡは、軸受けになる部材Ｂを通りぬけ、軸受けの中でＡはなめらかに回る。 Ｂの形は玉状で、狭いすきまをはさんで玉受けＣに保持され、玉受けの中でＢは自在に回る。 ただしＢとＣのあいだのすきまに、粘性をもつグリースを詰めておく。 スピン軸の揺れ動きがないとき、ＢはＰとともに静止状態にある。
スピン軸の揺れ動きが起きたとしよう。 もしＰのサイズが広大なら、慣性空間のなかでＰの向きは容易に変らない。 シャフトＡが向きを変えると、そのぶん、玉Ｂは玉受けＣのなかで回る。 するとＢは、粘性グリースを引きずって回るから、回ることを妨げる力を（トルクを）受ける。 そしてシャフトＡは、向きを変えることを妨げる力をＢから受けることになる。 この「妨げる力」は、シャフトがコップの水から受けた力と同じだから、軸の揺れ動きを減らすように働く。 これでパッシヴな揺れ防止ができた。
板Ｐのサイズが有限なら、シャフトＡが向きを変えるとき、Ｐもそれに追従するだろう。 しかし追従には遅れがあるし、追従した動きは小さめに起きるから、やはりＢはＣのなかで回る動きを生じる。 よってここでもシャフトＡは、向きを変えることを妨げる力を何がしか受ける。 つまりＰのサイズがほどほどでも、なお揺れ防止の効果がある。
図２が表した原理を、図３のようになおすと、もうすこし現実的になる。 板Ｐは、２重ジンバルで軸受け部材につなぐ。 ジンバルの各軸には粘性摩擦をもたせておくと、それは粘性グリースと同じ働きをなす。
図３の仕組みを、さらに変形して図４のようにする。 ここでは軸受け部材Ｂを、大きくひろげて板状にした。 そしてＢ面に、リング状の部材Ｑを取り付ける。 ただし固定した取り付けではなく、オイルダンパーを介して弱くつなぎとめる。 ここでは、上記の板Ｐの役割をＱがつとめ、グリースの役割をオイルダンパーがつとめる。 これなら現実にも作れそうだし、もっと良い変形も工夫できそうだ。
パッシヴな揺れ防止は、スピンしない部分があってはじめて成りたつ。 その非スピン部は、軸シャフトに沿ってどの位置にあってもよい。 たとえば図５のように、円筒の端のところでもよい。 コロニーに付属して非スピン部分があれば、いろいろ役にたつだろう。 たとえば連絡用宇宙船の発着場、他のコロニーと通信するアンテナの設置場所、天体観測のベース、等々。 反対に、もしもコロニー円筒の外側に付属物は設けたくないなら、非スピン部分は筒の内側に置いてもよい。
ガスジェットによるアクティヴな手だてと並んで、パッシヴな手だてが成りたつなら、宇宙コロニーの維持において安心材料となろう。
さて実験によれば、シャフトをコップの水に浸すだけで、軸の揺れ動きを防止できた。 動力を使わないパッシヴな手だてだから、何も消耗しないでできた。 その手だてを、宇宙コロニーにも応用できないだろうか。
一案として、図１のように仕組んでみよう。 コロニーは２分割してシャフトで結合し、全体がひとかたまりでスピンする。 シャフトは板Ｐを通りぬけていて、Ｐはスピンしない、つまり慣性空間のなかで静止した状態にある。
シャフトが板を通りぬけるところは、図２のように作る。 シャフトＡは、軸受けになる部材Ｂを通りぬけ、軸受けの中でＡはなめらかに回る。 Ｂの形は玉状で、狭いすきまをはさんで玉受けＣに保持され、玉受けの中でＢは自在に回る。 ただしＢとＣのあいだのすきまに、粘性をもつグリースを詰めておく。 スピン軸の揺れ動きがないとき、ＢはＰとともに静止状態にある。
スピン軸の揺れ動きが起きたとしよう。 もしＰのサイズが広大なら、慣性空間のなかでＰの向きは容易に変らない。 シャフトＡが向きを変えると、そのぶん、玉Ｂは玉受けＣのなかで回る。 するとＢは、粘性グリースを引きずって回るから、回ることを妨げる力を（トルクを）受ける。 そしてシャフトＡは、向きを変えることを妨げる力をＢから受けることになる。 この「妨げる力」は、シャフトがコップの水から受けた力と同じだから、軸の揺れ動きを減らすように働く。 これでパッシヴな揺れ防止ができた。
板Ｐのサイズが有限なら、シャフトＡが向きを変えるとき、Ｐもそれに追従するだろう。 しかし追従には遅れがあるし、追従した動きは小さめに起きるから、やはりＢはＣのなかで回る動きを生じる。 よってここでもシャフトＡは、向きを変えることを妨げる力を何がしか受ける。 つまりＰのサイズがほどほどでも、なお揺れ防止の効果がある。
図２が表した原理を、図３のようになおすと、もうすこし現実的になる。 板Ｐは、２重ジンバルで軸受け部材につなぐ。 ジンバルの各軸には粘性摩擦をもたせておくと、それは粘性グリースと同じ働きをなす。
図３の仕組みを、さらに変形して図４のようにする。 ここでは軸受け部材Ｂを、大きくひろげて板状にした。 そしてＢ面に、リング状の部材Ｑを取り付ける。 ただし固定した取り付けではなく、オイルダンパーを介して弱くつなぎとめる。 ここでは、上記の板Ｐの役割をＱがつとめ、グリースの役割をオイルダンパーがつとめる。 これなら現実にも作れそうだし、もっと良い変形も工夫できそうだ。
パッシヴな揺れ防止は、スピンしない部分があってはじめて成りたつ。 その非スピン部は、軸シャフトに沿ってどの位置にあってもよい。 たとえば図５のように、円筒の端のところでもよい。 コロニーに付属して非スピン部分があれば、いろいろ役にたつだろう。 たとえば連絡用宇宙船の発着場、他のコロニーと通信するアンテナの設置場所、天体観測のベース、等々。 反対に、もしもコロニー円筒の外側に付属物は設けたくないなら、非スピン部分は筒の内側に置いてもよい。
ガスジェットによるアクティヴな手だてと並んで、パッシヴな手だてが成りたつなら、宇宙コロニーの維持において安心材料となろう。
図１
図２
図３
図４
図５
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