特開 2022-186201 月面空洞利用のハニカム建築構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022186201

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】月面空洞利用のハニカム建築構造体

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/34 20060101AFI20221208BHJP

【ＦＩ】

E04B1/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021094303

(22)【出願日】2021-06-04

(71)【出願人】

【識別番号】521107437

【氏名又は名称】株式会社グローバルテクノ

(74)【代理人】

【識別番号】100069213

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 功

(72)【発明者】

【氏名】御子神 智行

(57)【要約】

【課題】月面の横穴空洞を活用した建築物の構造材として、地球から月までの運搬が容易となるよう、軽量、丈夫、低コストのハニカム構造材を利用した月面空洞利用のハニカム建築構造体を提供する。
【解決手段】金属マグネシウム合金、カーボン繊維、セルロースのいずれかを主体とする建築資材５によるハニカム構造材９を使用して、月面１の横穴空洞３内に設けた基礎１１上にハニカム建築物１０を建設する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属マグネシウム合金、カーボン繊維、セルロースのいずれかを主体とする建築資材によるハニカム構造材を使用して、月の横穴空洞内に設けた基礎上にハニカム建築物を建設することを特徴とする月面空洞利用のハニカム建築構造体。

【請求項2】

前記ハニカム構造材その他の建築資材をロケットにより地球から月まで運搬することを特徴とする請求項１に記載の月面空洞利用のハニカム建築構造体。

【請求項3】

前記ハニカム構造材は、正面視１２０度間隔の３つの嵌合部、側面視１８５度、１８５度、９０度間隔の３つの嵌合部、平面視及び底面視で中央の嵌合部を介して、クロス状に４つの嵌合部、を備え、これら５つの嵌合部に５つの骨材の一端それぞれが嵌合固定させるホルダにより構成され、これらをハニカム状の立体構造に組み立てることで正面視六角形格子、側面視扁平六角形格子、平面視菱形格子のハニカム建築物を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の月面空洞利用のハニカム建築構造体。

【請求項4】

前記横穴空洞内のハニカム構造材によって形成されたハニカム建築物の正面視六角形格子の各内部には、天井材、壁材、床材により部屋を設け、ハニカム建築物の側面にはエレベータ棟を設けてなることを特徴とする請求項３に記載の月面空洞利用のハニカム建築構造体。

【請求項5】

前記横穴空洞、エレベータ棟、ハニカム建築物、部屋はそれら内部空間に常時酸素が供給され、人間の生存に支障が出ないよう、酸素製造、供給のための設備を設けることを特徴とする請求項４に記載の月面空洞利用のハニカム建築構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、月面に自然に設けられた空洞内に人間が生存するのに必要な設備を構築するための月面空洞利用のハニカム建築構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、月面には海面上の地球の大気の密度の１００兆分の１以下程度しか大気がなく、常に微隕石の衝突、紫外線、Ｘ線等の各種の宇宙線にさらされる過酷な宇宙空間部分である。

【0003】

２０１７年１０月ＪＡＸＡ（宇宙航空研究開発機構）の衛星「かぐや」が月に自然に形成された直径及び深さが数十メートルの縦穴と数十キロメートルの横穴の地下空洞が存在することを発見した事が発表された。月表面に地下空洞が存在すれば宇宙放射線や隕石を避けられるため、将来の月基地の候補として期待が大である。電波を使っての地下構造のデータによれば、この縦穴から西に向かって、幅１００メートルほどの空洞が約５０キロメートルにわたって続いていることが分かった。内部は、崩壊しておらず、地中の岩石などに氷や水が存在する可能性もある。将来、月の有人探査でこの空洞を基地に利用できれば、宇宙放射線や厳しい温度環境の影響を和らげることができ、氷や水を燃料などに活用できる可能性がある。

【0004】

具体的には特許文献１に示すように、月の横穴空洞を活用し、住居、商店街、工場、病院、官庁、町又は無人ロボット装置を、隕石や宇宙線及び紫外線が直射しない横穴に設け、縦穴を活用し、エレベータ及び階段を設け月面と月地下への移動を容易にし、又、当該エレベータ及び階段を、月面上の光合成装置等の酸素生成による酸素と、空洞内の人間から発する二酸化炭素との通路として利用するようにし、前記エレベータおよび階段の上部に前記縦穴の開口部から隕石や宇宙線及び紫外線が侵入しないように防御体を設け、前記横穴の天井部に隕石や宇宙線および紫外線からの防御体としての太陽光、地球光、温度差等による発電エレメントを設けることを特徴とする月活用システムが公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－６６３４０号公報（特許第６６８４５０２号）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記した特許文献１の場合、月空洞内に住所、商店街、工場、病院等々の建築物を設置するシステムにおいて、これらを地球上で建設される一般の建築材料（鉄、セメント等）を月までロケットで運ぶことは作業性、経済性（コスト）に大きな問題がある。しかも、建設資材、特に容量のかさばる構造材を地球から運搬するには、大きなエネルギーを要するため、軽量化、減容化または現地での資材の生産化が必要となる。

【0007】

そこで、本発明は、叙上のような従来存した諸事情に鑑み案出されたもので、月面の横穴空洞を活用した建築物の構造材として、軽量、丈夫、低コストのハニカム構造材を利用した月面空洞利用のハニカム建築構造体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決するために、本発明にあっては、金属マグネシウム合金、カーボン繊維、セルロースのいずれかを主体とする建築資材によるハニカム構造材を使用して、月の横穴空洞内に設けた基礎上にハニカム建築物を建設することを特徴とする。

【0009】

前記ハニカム構造材その他の建築資材をロケットにより地球から月まで運搬することを特徴とする。

【0010】

前記ハニカム構造材は、正面視１２０度間隔の３つの嵌合部、側面視１８５度、１８５度、９０度間隔の３つの嵌合部、平面視及び底面視で中央の嵌合部を介して、クロス状に４つの嵌合部、を備え、これら５つの嵌合部に５つの骨材の一端それぞれが嵌合固定させるホルダにより構成され、これらをハニカム状の立体構造に組み立てることで正面視六角形格子、側面視扁平六角形格子、平面視菱形格子のハニカム建築物を形成してなることを特徴とする。

【0011】

前記横穴空洞内のハニカム構造材によって形成されたハニカム建築物の正面視六角形格子の各内部には、天井材、壁材、床材により部屋を設け、ハニカム建築物の側面にはエレベータ棟を設けてなることを特徴とする。

【0012】

前記横穴空洞、エレベータ棟、ハニカム建築物、部屋はそれら内部空間に常時酸素が供給され、人間の生存に支障が出ないよう、酸素製造、供給のための設備を設けることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、月面の横穴空洞を活用した建築物の構造材として、軽量、丈夫、低コストのものを利用した月面空洞利用のハニカム建築構造体を提供することができる。

【0014】

すなわち、本発明は、金属マグネシウム合金、カーボン繊維、セルロースのいずれかを主体とする建築資材によるハニカム構造材を使用して、月の横穴空洞内に設けた基礎上にハニカム建築物とするので、軽量、丈夫、低コストとなるハニカム建築構造体を提供することができる。

【0015】

前記ハニカム構造材その他の建築資材をロケットにより地球から月まで運搬するので、作業性が向上し、コストも下げることができる。

【0016】

前記ハニカム構造材は、正面視１２０度間隔の３つの嵌合部、側面視１８５度、１８５度、９０度間隔の３つの嵌合部、平面視及び底面視で中央の嵌合部を介して、クロス状に４つの嵌合部、を備え、これら５つの嵌合部に５つの骨材の一端それぞれが嵌合固定させるホルダにより構成され、これらをハニカム状の立体構造に組み立てることで正面視六角形格子、側面視扁平六角形格子、平面（底面）視菱形格子のハニカム建築物を形成してなるので、ホルダを利用してハニカム構造材を容易に組み立てることができる。

【0017】

前記横穴空洞内のハニカム構造材によって形成されたハニカム建築物の正面視六角形格子の各内部には、天井材、壁材、床材により部屋を設け、ハニカム建築物の側面にはエレベータ棟を設けてなるので、建築物の他に、酸素製造装置、発電設備、野菜工場、遊戯施設等々を工程容易にして且つ堅固に設けることができる。

【0018】

前記横穴空洞、エレベータ棟、ハニカム建築物、部屋はそれら内部空間に常時酸素が供給され、人間の生存に支障が出ないよう、酸素製造、供給のための設備を設けてなるので地球同様に安全な生活活動ができる。

【0019】

さらに、月における宇宙線や紫外線の恐れなく住居、町、工場、病院、遊戯施設を建設でき、人類が安心して月で居住することができる。地球上で治らなかった病気を治すことが出来る健康上のメリットがあり、地球上で出来なかった化学反応の研究ができ、それによる生産や新しい産業を起こすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明を実施するための一形態を示す月面空洞の断面図である。

【図2】同じく月面での作業を説明する断面図である。

【図3】同じく月面の縦穴に設けたエレベータを示す断面図である。

【図4】同じく月面の横穴空洞に設置されたハニカム建築物を示す正面図である。

【図5】同じく月面の横穴空洞に設置されたハニカム建築物を示す側面図である。

【図6】同じく月面の横穴空洞に設置されたハニカム建築物を示す平面図である。

【図7】ハニカム構造材の骨材をつなげるホルダを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。

【図8】図８中、（ａ）はホルダに骨材を装着した側面から視た断面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ－Ｘ断面図である。

【図9】図９中、（ａ）はホルダに３本の骨材をクランプで閉じたもの２つを装着した断面図、（ｂ）は（ａ）中のＹ－Ｙ断面図である。

【図10】図１０中、（ａ）はホルダに３本の骨材をクランプで閉じたもの２つの断面図、（ｂ）は２つのクランプを締結部材で結合した断面図（図９中、Ｚ－Ｚ断面図）である。

【図11】図１１中、（ａ）はホルダに７本のハニカム構造（六角形）の骨材を装着した１部切欠側面図、（ｂ）は同上の正面図である。

【図12】月面の横穴空洞に設置されたハニカム建築物の主要部材たる骨組みを示す部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明に係る月面空洞利用のハニカム建築構造体の実施の一形態を詳細に説明する。

【0022】

図１に示すように、月面１に幅高さ共に約５０メートルの縦穴２と、縦穴２を介して地下内部に長さ５０ｋｍ、幅１００メートルの横穴空洞３が自然に存在する。

【0023】

図２に示すように、前記横穴空洞３に人間が使用するインフラ等を設けるために、クレーン４を縦穴２周囲に設置し、縦穴２の地下内部の横穴空洞３に建築資材５をクレーン４で下ろす。尚、前記インフラ等を作る手段としては、前記クレーン４以外にも種々な機械と技術を用いることができる。

【0024】

また、図３に示すように、横穴空洞３とつながる縦穴２の部分に建物６を立ててその内部にエレベータ棟７を横穴空洞３の底まで設置する。エレベータ棟７に内部には上下動する箱８があり、この箱８に内部には、人間はもとより、金属マグネシウム合金、カーボン繊維、セルロースを主体とする建築資材５によるハニカム構造材９、その他の建築に必要な資材が入る。また、建物６の屋根部分は、隕石、宇宙線及び紫外線等から防護するために好適なドーム状に形成すると良い。

【0025】

金属マグネシウム合金は、マグネシウムを主成分とする合金で、比重がアルミニウム合金の２／３、鉄の１／４であり、実用化されている金属の中では最も軽い。比強度と比剛性が高く、プラスチックよりも比重は大きいものの、重量当たりの強度や曲げ弾性率が高い。つまり、同じ強度を満たす部品を作った場合にはプラスチックよりも軽くできる。また、アルミニウム合金や鉄鋼と比べると、比強度が高いので、強度を犠牲にすることなく軽量化が可能になる。加えて、放熱特性、電磁波シールド性、切削性、振動衝撃吸収性、耐くぼみ性、リサイクル性などに優れている。構造材用マグネシウム合金は、用途に応じて、アルミニウム、亜鉛、ジルコニウム、希土類などの添加元素を加えて多様な特性を持たせている。なかでもマグネシウムにアルミニウム９％、亜鉛１％を添加したＡＺ９１合金がある。

【0026】

カーボン繊維はごく細い黒鉛結晶構造を持っており、アクリル樹脂や石油、石炭等でできた有機物の繊維に特殊な熱処理をすることで作られもので、軽くて強く弾性に富んだ繊維である。この炭素が持つ特性により、導電性、耐熱性、化学安定性などを備え、熱膨張係数が小さいため温度変化による大きさの変化が小さい。また、電気伝導性が良いと同時に電磁波を遮るという性質があり、一方、Ｘ線透過性が良い。

【0027】

セルロースは、植物細胞の細胞壁および植物繊維の主成分で、天然の植物質の１／３を占め、地球上で最も多く存在する炭水化物であり、繊維素とも呼ばれる。綿はそのほとんどがセルロースである。セルロースは多数のβ－グルコース分子がグリコシド結合により直鎖状に重合した天然に存在する高分子で、所謂β－グルカンの１種である。その分子は水素結合によりシート状になっている。また、セルロースナノファイバは、鉄より硬く（鉄の半分の重さで５倍以上の力に耐える）、樹脂と混ぜると軽くて丈夫（厚さ２倍の場合、鉄より軽く同じ強度）になる。

【0028】

図４に示すように、横穴空洞３にて、箱８に入ったハニカム構造材９その他の建築資材５を取り出し、基礎１１上にハニカム建築物１０を建設し、これらのハニカム建築物１０を複数棟並べた状態に設置する。

【0029】

すなわち、ハニカム構造材９は、正面視１２０度間隔の３つの嵌合部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図４乃至図６参照）、側面視１８５度、１８５度、９０度間隔の３つの嵌合部１３ａ、１３ｃ、１３ｅ（図７（ａ）参照）、平面視及び底面視で中央の嵌合部１３ａを介して横方向クロス状に４つの嵌合部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ（図７（ｂ）、図７（ｃ）参照）を備え、これら５つの嵌合部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに５つの骨材１２の一端それぞれが嵌合固定させるホルダ１３により構成されている。そして、このように構成される複数のホルダ１３に嵌合固定された複数の骨材１２をハニカム状の立体構造に組み立てることで正面視六角形格子、側面視扁平六角形格子、平面（底面）視菱形格子のハニカム建築物１０を建設する（図１２参照）。

【0030】

また、ハニカム建築物１０の上には屋上１４を設ける。また、基礎１１の両側には手摺り１５を設けるとともに、ハニカム建築物１０の両側には、前記エレベータ棟７を各配置する。エレベータ棟７と手摺り１５の間には、歩道や車道等の路面１６が設けられる。そして、各ハニカム建築物１０の正面視六角形格子の各内部には、天井材１７、壁材１８、床材１９により部屋２０が設けられる。尚、この部屋２０は人間の生活に必要な種々な用途に使われる。

【0031】

図５に示すように、ハニカム建築物１０を側面から視た場合、扁平な六角形格子が並んだ状態となる。

【0032】

図６に示すように、ハニカム建築物１０を平面から視た場合、平面視菱形格子が並んだ状態となる。

【0033】

図７に示すように、ホルダ１３は、平面視及び底面視で中央にある嵌合部１３ａを介して、クロス状に嵌合部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅを備え、全体として５つに分岐したホルダ１３の各嵌合部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに骨材１２の一端がそれぞれ嵌合している（図１２参照）。

【0034】

尚、前記ホルダ１３の各嵌合部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ間を不図示の補強材にて連結し、これによってハニカム構造材９、ひいてはハニカム建築物１０全体を一層強固なものとすることができる。

【0035】

図８（ｂ）に示すように、各骨材１２は中心穴を有する円筒状に形成されているが、この中心穴はなくて棒状のものでも良い。

【0036】

図９、図１０に示すように、骨材１２を３本束にしてクランプ２１で閉じ、これを２組にしてそれぞれのクランプ２１同士をボルト、ナット等よりなる締結部材２２で固定し、この２組の骨材１２をホルダ１３の嵌合部１３ａ（１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）に嵌合する。

【0037】

さらに、図１１に示すように、ハニカム構造材９の強度を高めるために、骨材１２自身をも中心穴を有するハニカム構造（六角形）に形成したものを利用することができる。
これら骨材１２は中心部に１個配し、その周りに６個配する。そして、これら計７個の骨材１２の一端を円筒状のホルダ１３内に嵌合する。
ホルダ１３は２個の半円状のホルダ半体１３Ａ、１３Ａからなり、各ホルダ半体１３Ａ、１３Ａの両端にフランジ１３Ｂ、１３Ｂがそれぞれ突設されている。

【0038】

そして、両ホルダ半体１３Ａ、１３Ａ内に上記した計７個の骨材１２の一端を挿入し、各ホルダ半体１３Ａ、１３Ａのフランジ１３Ｂ、１３Ｂを合わせた状態でボルト、ナット等からなる締結部材２３で固定する。こうして円筒状のホルダ１３の嵌合部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに計７個のハニカム構造（六角形）の丈夫な骨材１２が嵌合固定される。

【0039】

以上、説明したように、本実施形態では、太陽光や地球光による発電や温度差発電で得た電力は、月での活動に使用するのみならず、月で得た電力をマイクロウエブ等の手段で地球に送り、月を地球の電源とすることも可能である。

【0040】

月面１に自然に存在する横穴空洞３と、前記横穴空洞３と月面１を貫通する自然に存在する縦穴２を備えた月の構造を利用し、前記横穴空洞３に人間が使用するインフラを設け、更にこれを使用して月を活用することができる。このように月面１に自然に存在する横穴空洞３を利用することが最適であるが、月面１の他の部位に人工的に横穴空洞３を掘削して形成しても良く、月面１に限らず、火星等であっても良い。

【0041】

前記横穴空洞３に設けた工場や病院は、重力が地球の６分の１であることを利用して、地球では出来ない加工や患者の足や腰などの治療や各種リハビリや化学治療を行うことが出来る。

【0042】

前記横穴空洞３、建物６、エレベータ棟７、建築物１０（部屋２０を含む）等はそれら内部空間に常時酸素が供給され、人間の生存に支障が出ないよう、酸素製造、供給のための設備を設ける。

【符号の説明】

【0043】

１ 月面
２ 縦穴
３ 横穴空洞
４ クレーン
５ 建築資材
６ 建物
７ エレベータ棟
８ 箱
９ ハニカム構造材
１０ 建築物
１１ 基礎
１２ 骨材
１３ ホルダ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 嵌合部
１３Ａ ホルダ半体
１３Ｂ フランジ
１４ 屋上
１５ 手摺り
１６ 歩道車道
１７ 天井材
１８ 壁材
１９ 床材
２０ 部屋
２１ クランプ
２２ 締結部材
２３ 締結部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】