ロケットは打ち上げる時に第二宇宙速度にまで達しているのですか？

質問

地球から脱出するための速度は第二宇宙速度だということですが、そのようには見えないというかあんな重いものをその速度にまで加速しているなんて信じられません。よくある人工衛星打ち上げロケットなどは第二宇宙速度まで達しているのですか？

回答No.5

potachie · ベストアンサー

地球外に飛び出す場合、基本は多段式ロケットですよね。
多段式の場合、最後の段のロケットが脱出速度を超えていればＯＫなわけです。

最初は燃料の固まりを打上げる形になります。それから順に、前の段のロケットを土台にして加速していくわけですから、出だしが遅く見えるのは当然ですね。

ところで、地球からの脱出は、草木の胞子でもやってのけているので、ロケットだけでなく、その辺も調べてみると面白いかもしれませんね。

お礼

草木の胞子でもやってのけている、浮遊しながらなんらかの力で宇宙空間に到達しているということですかね。ちょっとググってみましたが掘り出せませんでした。しかしそうするとその胞子からなにか生命体が誕生するかもしれませんね。胞子が酸素の無い真空状態でどこまで生きられるかわかりませんが、おもしろいですね。

回答No.13

Tacosan

いくらなんでもそれは「スイングバイ」とは呼ばないと思う＞#12. 地球の重力を使っている場面がどこにも見当たらないのだが.

お礼

そうなんですかね。たしかにロケットによる噴射で加速しているだけのように思うんですが、その分楕円軌道が大きくなると地球に接近した時の速度も上がって接近軌道を上手く調節することによりそれでどんどん加速できるということじゃないのかなあと思うんですが。素人考えですｗ

あと今日は月に人口衛星を衝突させて、水分があるか調べる実験のリアルタイム中継ですね。中継のネットＴＶが負荷で落ちて見れなくならなければいいのですが。。＾＾：今から楽しみでしょうがありません。＾＾私が見ても何もわからないかもしれませんが。

回答No.12

naigel

地球スイングバイの論議は質問者さまの質問から逸脱していないと思いますので、投稿します。
「パイオニア」や「ボイジャー」が土星や海王星の重力を使って、第２宇宙速度から第３宇宙速度へと加速させて、はるか太陽系外へ旅たちましたね。いわゆるスイングバイ航法です。
これとは別に自分の出発点である地球の重力を頂戴して加速させる地球スイングバイがあります。発射後楕円の周回軌道に入ります。楕円ですので、ケプラーの第２の法則に基づき、遠地点では速度は遅く、近地点では速く、平均して秒速７．９キロということになります。近地点を高速で通過した直後に探索機のエンジンをふかすと、速度が上がって、楕円の長軸が長くなり、次の近地点通過がもっと速くなります。これを繰り返す事で、探索機の速度は秒速１１．２キロに達します。このタイミングで、方向を修正して惑星に向かうホーマン軌道に乗せるというスイングバイ航法です。
将来火星に何トンもの資材を送り込むときには、無くてはならない航法です。

お礼

なるほど、一度ではなく何度も繰り返し徐々に加速していくんですね。
あんな小さい衛星ですからそうでもないと思ってましたがロケットで加速するのもかなり強いんですね。参考になりました。

回答No.11

moritan2

地球スイングバイについて補足します。

地球スイングバイはすでに第二宇宙速度に達して太陽を公転する軌道の探査機の軌道を変えるのには使えますが、まだ第二宇宙速度に達していない人工衛星を加速するのには使えません。はやぶさの場合もすでに第二宇宙速度になって太陽を公転する軌道に入ってから、地球に再接近してからスイングバイを行いました。

月を使ったスイングバイなら理論的に可能ですが、ぼくは実例を知りませんでした。実例があるんですね。知りませんでした。

お礼

なるほど、では「はやぶさ」はスイングバイ以前に既に第二宇宙速度に達してたんですね。でも地球の公転速度のほうがイトカワの公転速度より速いんですよね。でもハヤブサは最初に地球とほぼ同じ公転軌道をとってますが、ここからさらに大きく脱出するために地球スイングバイを使ったんでしょうか。全然的を得ない疑問かもしれません。。：

補足

イトカワの公転速度は平均公転速度でした。実際には楕円を描いて太陽を公転しているので遠方ではそれより遅いということですよね。

回答No.10

equinox2

月スイングバイ、地球スイングバイの両方とも日本の衛星でも
やっていますよ。

【月スイングバイの例】
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%B2%E3%81%A6%E3%82%93

【地球スイングバイ例】
http://www.jaxa.jp/press/2004/05/20040526_sac_hayabusa_j.html

当然、他にもあると思いますが・・

お礼

有難うございました。二つとも日本のものでしかも始めての月スイングバイ利用にはちょっと見ただけでは理解できないぐらいもの凄く高度な技術を初めて試して成功したんですね。「はやぶさ」の地球スイングバイはそのままの軌道速度では小惑星イトカワの公転と同期できないため一度イオンエンジンで加速し地球の外側を通ってスイングバイしてイトカワの公転軌道にまで乗って追いついて？着陸してますね。逆に帰還のときはそのままイトカワの軌道で周回して地球に接近してサンプル投下？ですね。2010年に延期されて来年６月ですか。楽しみですね。成功するといいですが怖い気もしますね。

回答No.9

moritan2

> ただ惑星探査機などは、第二宇宙速度まで自力で加速するということで凄い燃料と性能ですね。
> 加速スイングバイとか減速スイングバイとかを利用するのでしょうか。

第二宇宙速度まではスイングバイは使いません。スイングバイは惑星探査などで探査機の軌道を太陽から見た視点で変える時に惑星の重力を利用するものです。第二宇宙速度に達していないのなら、地球のまわりをまわっているだけなので、地球の重力を利用した加速は意味がありません。もしかしたら、月の重力を利用してのスイングバイができるのかもしれませんが、聞いたことは無いです。

というわけで第二宇宙速度まではロケットの燃料だけで加速します。

お礼

ロケットの燃料だけですか。凄いですね。月のスイングバイ、理論的には凄く使えそうな気がしますけど聞いたことないということですし、探してもすぐ出てこないと言う事はやはり実用されてないんですかね。有難うございました。

回答No.8

naigel

沢山の回答が寄せられ、どれも正しい答えだと思いますので、あと一つ補足させていただきます。
現在のロケットの推進力で第２宇宙速度に達するには、昔のサターンロケットのように大型化する必要があります。それの代わる方法として、地球スイングバイを行って第２宇宙速度に達して地球重力圏を脱出させて火星や木星を目指すのです。
これは直接惑星を目指すのではなく、何周か楕円軌道で地球を廻り、地球の重力から加速をもらって、秒速１１．２キロに達したら、目的の惑星に向かうのです。

お礼

地球から脱出するのに地球のスイングバイを使えるのですか？そうではないという意見もあり、混乱していますが今時点での私にはどちらが正しいかわかりかねてます。でもそれだと地球を回る衛星物体は常に加速していってしまうことになりますよね。でもタイミングを合わせたり上手いことすれば可能そうでもありますし・・もしあれでしたらもう少し詳しく教えて頂けると助かります。

回答No.7

takoyaki100

ボールを投げるとやがて地面に落ちます。
ボールを速く投げると遠くに落ちます。
ボールをもっと速く投げるともっと遠くに落ちます。
ボールをもっともっと速く投げると、もっともっと遠くに、やがて地球を一周してきて自分の真後ろに落ちます。
さらに速く投げると落ちずに地球を回ります。このとき手からボールが離れる時の速さが第一宇宙速度で、人工衛星になる最低条件です。
人工衛星でよければ第二宇宙速度は不要です。
このときボールは(途中で加速できないので)、手から離れた直後（初速）が最も速いわけですが、通常のロケットは巨大で重いのでボールのように投げた時に最も速くできません。そこで初速は遅くても燃料を燃やし続けることで加速し続けるわけです。ロケット発射直後が第一宇宙速度より遅いのはそのためです。

火星旅行では第二宇宙速度が必要ですが同じ理屈です。

お礼

有難うございました。宇宙空間に出る＝地球を脱出すると考えていましたので誤解があったようです。引力圏外に出れる速度ということですね。加速し続けられれば第二宇宙速度でなくても宇宙空間には出れますし、最終的に最後の衛星が第一宇宙速度になれば宇宙空間に居続けれられる＝落ちてこない　というわけですね。

回答No.6

moritan2

> そのようには見えないというか
いったい何を見ておられるのでしょうか？

普通の衛星の打ち上げでも衛星を軌道にあげるには10分程度はかかり、その時点でロケットは打ち上げ地点から1000Km以上離れていて、もう宇宙を飛んでいるはずですから、見えるはずが無いと思います。

おそらく打ち上げから１分くらい見ていて、そんな速度になっているようには見えない、と言っておられるだけでしょう。

なお惑星探査機の打ち上げでは一旦は普通に地球を回る軌道に打ち上げて、そのあとさらに第３段ロケットをタイミングを計って噴射して第二宇宙速度を超えて地球を離れます。

> よくある人工衛星打ち上げロケットなどは第二宇宙速度まで達しているのですか？

いいえ、人工衛星では第二宇宙速度には達していません。達していたら人工衛星にはなりません。人工衛星は第一宇宙速度以上、第二宇宙速度未満でなければなりません。

お礼

そうです。地球から打ち上げてしばらくですかね。よくテレビで放映されているような状態です。たしかに引きの画でまだ発射台が見えているような状態ではそうは思ってませんでしたが、見上げるような形での所です。ただ結果的にはあのぐらいの大きさの物を第二宇宙速度まで加速できるのかと思いましたが、そうではなく、速度は出てなくても燃料が続けば上昇し続けるわけで、それで燃料部分を切り離しながら加速して、宇宙空間に出て、さらに大気の影響も無くなりますし、軌道に乗る頃に最終的には最後の衛星が第一宇宙速度まで達すれば人工衛星に成りうるのだという事がわかりました。
宇宙空間に出る＝地球を脱出すると考えていましたので。いわゆる引力圏外に出る速度ということですね。そのへんの認識が違ったようです。

ただ惑星探査機などは、第二宇宙速度まで自力で加速するということで凄い燃料と性能ですね。加速スイングバイとか減速スイングバイとかを利用するのでしょうか。どちらにせよ凄い技術ですね。

回答No.4

Kon1701

ほとんどのロケットが第二宇宙速度にまで達していないのは既に回答があるとおりですね。
あと、ロケットはどんどん切り離して行きます。軽くなるので加速に必要な燃料も最後には少なくて済みます。たとえば月まで行ったアポロは第二宇宙速度直前まで加速していますが、2段切り離して衛星軌道上から3段目で加速しています。全体から見れば一部ですね。（といっても結構な重さですけど）

お礼

なるほど。ということは数少ない第二宇宙速度以上に達するロケットでも大気圏から飛び出して宇宙空間に出てから加速しているということですね。私が目視した感覚で飛んでいくロケットを見た感覚でそんなに速度出てるようには見えないと思ったのは合ってたんですね。

回答No.3

ennoozuno

一応補足しておきますが、
>ロケットは打ち上げる時に第二宇宙速度にまで達しているのですか
打ち上げる瞬間にその速度に達している必要は全くありません。

お礼

打ち上げる瞬間にその速度まで達しているはずはありませんよね。