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月に向かうのになぜ数日かかってしまう？
宇宙船が地球から出発し、 月に到達するまで数日かかると聞いたのですが、 計算上（宇宙船の進行速度を時速３００００ｋｍ程度で考えれば）、 月までなら半日程度で到達できるはずですよね？ ではなぜ数日かからないと到達できないのでしょうか？
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地球周回軌道から月へ向かう遷移軌道へ入るとき， 噴射して大きな速度となりますが， その後は噴射を行わない「慣性航行」（「ホーマン軌道」）となるので， 地球と月の重力の釣り合い点までは地球の重力によって減速します． その後は，月の重力による引力の方が大きくなるので，加速し始めます． 燃料搭載量の制約もあり，上記のような軌道が選ばれるため， その結果として，アポロでは月まで３日程度を要しました． 一方，冥王星探査機「ニューホライズンズ」では， ボイジャーのときのような「グランドツアー」の軌道が選べる時期ではなかったので， とにかく冥王星まで届けなくてはならないと言うことで， ロケットにブースターをいっぱいくっつけて，これまでで最も速い打ち上げ速度を達成しました． その結果，月軌道は１０時間ほどで越えたと思います． いずれの場合も，どういう軌道を選ぶかで要する時間が決まり， どういう軌道を選ぶかは，到達する時期，燃料搭載量，製造費などを考慮して， 何を最も最適化するかによって決められます（「最適化問題」のひとつ）． 「・・・」内は適宜ご検索下さい．
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- Sasakik
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いきなり巡航速度が出る訳ではないし、そのままの速度を保つと激突するし・・・ 加速のみでなく減速に必要な時間もあるので、単純な割り算で計算するだけ無意味です・・・高速道路を使うからって停止状態から次の瞬間に100km/hになっていて、車庫にそのまま100km/hで入るのか？と同じコトです。移動距離や速度が大きい分、加減速のロス（と言うべきか？）も大きくなりますね。 昔読んだ本では、火星までの所要時間の計算で、光速に近い巡航速度を出せる機体でも、加速・減速でそれぞれ数ヶ月を要し、”都合1年近くかかる”って話でしたね。 勿論、加減速のGが機器などに与える影響もあるでしょうね。 あ、ひょっとしたら、打ち上げ時と月到着時の位置関係の変化から生じる軌道計算もあるかも？（思いつきですので、真に受けないように）。
お礼
回答ありがとうございます。 確かに、速度は加減しないと衝突しますよね。 簡単なことに気付きませんでした。
月までの直線距離はおよそ３８万キロですから時速３０００キロとしても５日以上かかりますよ。 まして加速のための地球周回軌道の時間が有りますので実際は更に長い時間が必要です。 また地球を飛び出した速度のまま月軌道に入る事は出来ないので遥か手前から減速します。そのような理由があって意外と長い時間がかかるのですね。
お礼
回答ありがとうございます。 地上を走る乗り物よりはるかに速い速度で飛ぶ宇宙船なら・・・ 確かに、着陸を成功させるには かなり手前から減速する必要がありそうですね。
- Meowth
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別に半日でいってもいいけど、 燃料代が高いし、ゆっくり入ったほうがいいのでは
お礼
回答ありがとうございます。 燃料代・・・どうなのでしょう？ どのみち大量に燃料を積む必要があるため、 節約してもあまり意味なさそうですが。
確かに月と地球の距離(34000kmでしたか?)を巡行時速で割れば10時間強で到着できます。 でもそんな速度では月を通り越してしまうので、火星探検など月を単なる通過点として考えるなら半日で正解です。 月着陸や月探査を考えるなら月の周回軌道に乗るためには最高速度のままでは不可能なので減速が必要ですネ
お礼
回答ありがとうございます。 要するに通過する分には減速の必要はないが、 着陸となれば減速しなければ衝突する・・・ということですね。
地球の重力圏を抜け出すのに一挙に飛び出すわけにいかないのがひとつ。 打ち上げの中継を見ればわかりますね。 燃料の固まりを打ち上げるために推進してるようなもので。 一旦地球の周回軌道に乗せたところで、 ハンマー投げのように地球を周回しながら加速をつけ やっとこさで地球をぬけだし、今度は月の弱い重力圏に うまいこと乗り付けるように、周回しながら減速。 月を破壊するためにミサイルを発射するわけではないのです。
お礼
回答ありがとうございます。 確かに、そのまま直行すれば衝突するだけですね。
お礼
回答ありがとうございます。 すべて燃料任せではないのですね。 細かいことまで考慮した上で、もっとも有効な方法を選ぶわけですね。 参考になりました。