スペースシャトル打ち上げ時と帰還時の速度について

質問

コロンビアの事故で疑問に思ったのですが、打ち上げ時の速度に比し帰還時の速度が異様に早いのはなぜですか？引力のためでしょうか？大気圏脱出時と同じかそれ以上の推進力（この場合は逆推進力）があればゆっくりと再突入できるのでしょうか？（コストは無視して机上の理論で結構です）

回答No.3

First_Noel

＞人工衛星が自然落下する場合も同様かそれ以上の速度なのでしょうね？

突入角度にもよるでしょうが，大気の空気抵抗で減速する率は，
自然落下による位置エネルギー→運動エネルギーの変換よりも
大きいと思います．

ただ，上空では空気が薄いので減速率は小さいです，もし地上まで燃え尽きずに
落ちるとすれば，地上近くの濃い大気による抵抗は極めて大きい為，
落下前の軌道速度よりは遅くなっていることでしょう．

回答No.2

First_Noel

打上は，速度０から，２～３Ｇ程度の加速度で速度が大きくなります．
またテレビ放送の場合，望遠レンズだと被写界深度が深いため，遠近感が弱くなり，
それも見た目ゆっくりに見える原因でもあります．

軌道に乗るには，最低でも秒速８ｋｍほどの速度が必要です．

＞引力のためでしょうか？

違います，リエントリーの場合には，この秒速８ｋｍとかそんな速度で大気に突っ込み，
大気抵抗で減速します．また，着陸のためには滑空する必要があるので，最低でも
失速速度以上を維持しなければなりません．

従って，打上のときは速度０から見ている，帰還のときは失速速度以上（時速３００ｋｍくらい？）から，
秒速ナンｋｍまでを肉眼で見ることになります．

＞大気圏脱出時と同じかそれ以上の推進力（この場合は逆推進力）があれば
＞ゆっくりと再突入できるのでしょうか？（コストは無視して机上の理論で結構です）

コストを無視すれば可能です．
軌道速度から減速しながら同時に地球の重力に打ち勝つ噴射を行う必要があります．
物凄い推進剤量となりますから，ペイロード比は極端に小さくなって，投入コストは
１０倍，１００倍とかになると思います．

お礼

ありがとうございました！
人工衛星が自然落下する場合も同様かそれ以上の速度なのでしょうね？

回答No.1

zoh

＞引力のためでしょうか？
それで差し支えないと思います。

帰還時に引力にうち勝つほどの大きな推力を発生するためには、たくさんの推進剤(燃料)が必要になります。そうすると、それだけ大きな機体が必要になり、打ち上げ重量が増えますます、すると打ち上げ時の推進剤もこれまた多く必要になり、大きく重くなった分、また帰還時の推進剤がたくさん必要になり、それでまた打ち上げ時の重量と大きさが…いたちごっこですね。発射時に個体ロケットブースターと水素-酸素のタンクを離脱させるのも、このイタチごっごの解消のための一つの手段です。また、シャトルの様に再使用しないのであれば、サターン5型でのアポロの月着陸船のような感じで、いらない物をどんどん捨てていけば、可能かもしれません。

上記はあくまでもコストを無視した考えですが、シャトル計画自体が宇宙開発のコスト削減のための物なので、それではシャトル計画自体が…。

お礼

ありがとうございました。
引力については別の見解がありました。