ロケットの最高到達高度の問題です。

質問

以前にも同様の内容の質問をしたのですが、カテゴリー的にこちらの方が回答を得やすいと思いますので、こちらで質問させていただきます。

弾道ミサイルをミッドコースで弾道ミサイルより小型の迎撃ミサイルを使用して迎撃することは物理的にできるかというのが質問の趣旨です。

ミッドコースというのは弾道の最上部のことですから、その高度に達するためには、迎撃ミサイルもその高度に達する能力を必要とします。むしろ迎撃ミサイルの方が、その高度で推力を有していないと誘導が困難だとおもいますので、それ以上の高度へ達することができなくてはならないとも考えられます。

この疑問の発端は海上自衛隊の護衛艦からミサイル防衛をするにあたってミッドコースで迎撃するとの説明があったからです。通常迎撃用のミサイルは直ちに発射する必要があるので固体燃料を用いていますから、比推力も低いのが普通です。弾道ミサイルよりも発射は後にならざるを得ませんし条件は、大変不利なのですが、どうみても弾道ミサイルより小型なのです。

具体的にはノドンが射程１０００ｋｍですから、最高高度は３００ｋｍ程度に達しているはずです。いくら迎撃ミサイルの弾頭を小型化しても、この高度に達するにはノドンと同じ規模以上のロケットが必要になるとしか思えません。

本当に政府の説明どおりミッドコースでの迎撃が可能なのでしょうか。

回答No.5

oigennkikero

ノドンミサイルは液体燃料1段式で重たい1トン近くの弾頭を運ぶために、全体に大きく重たいミサイルです、しかしSM-3弾道弾迎撃ミサイルは小型化ができる加速性能が優れた固体燃料2段式ロケットで、重たい弾頭は搭載せずに、宇宙空間で敵の弾頭から発する赤外線を探知して宇宙空間を自由に飛びまわれる姿勢制御スラスターロケットエンジンを搭載したキルビークル遊撃体を体当たりして撃墜させるので小型化できます、日本の1段式固体燃料観測ロケットS－520は、直径520mm長さ8mで重さ2.1トンという小型ですが、到達高度は430kmまで達する高性能です、ですから大陸間弾道弾核ミサイルは3段式固体燃料方式にすることで、旧式の液体燃料核ミサイルの9分の1まで小型化、高性能化できました

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/S-520%E3%83%AD%E3%82%B1%E3%83%83%E3%83%88

回答No.4

First_Noel

比推力に関してですが．

＞それ以上に液体燃料と固体燃料の差が大きいとおもうのですよ。
＞比推力も液体の方が大きいですし、ポンプなど複雑な部分があるにしても、機体はただのタンクですからね。

固体ロケットでは大体２００～３００秒強程度ですね．
ロケット，ミサイルで違いは余りなさそうに思われます．
液体ロケットでは，液酸液水では４５０秒程度ですが，
ケロシン＋液酸で３００秒強，実際ミサイルではもっと
取り扱いの簡単な燃料ものだと思いますので，
せいぜい２００～３００秒程度ではないかと思います．

＞ところで観測ロケットはただのオートパイロットではないのですか。

ええと，プログラム誘導だと思います，即ちオートパイロットと言うことでしょうか．．

お礼

だいたい液体燃料で３００後半、コンポジット固体燃料で３００前半、ダブルベース固体燃料だと２００後半ぐらいですよね。

回答No.3

First_Noel

＞むしろ迎撃ミサイルの方が、その高度で推力を有して
＞いないと誘導が困難だとおもいますので、

燃焼終了後の惰性＋ＲＣＳ程度で対応するのではないでしょうか？
弾道ミサイルも最高高度到達以前に燃焼終了しているでしょうから．
また弾道ミサイルは水平速度も獲得せねばなりませんので，
弾頭も含めて，それで大きくなっているのだと思います．

計測・制御系は，一般にロケットよりもミサイルの方がたいそげに
なるものだと思ってはいますが，Ｓ－５２０等の日本の固体推薬ロケットは
慣性誘導方式が殆どだと思いますが，迎撃ミサイルの場合は電波誘導か，
或いは自律的なプログラム誘導になるのだと思いますが，
他部分の構造係数に比べれば，両者それほど違わないのではと思います．

お礼

実物を見ないとなんともいえないのですが、結構、誘導部分というのはバッテリーがあったりして重いものですよね。

それ以上に液体燃料と固体燃料の差が大きいとおもうのですよ。比推力も液体の方が大きいですし、ポンプなど複雑な部分があるにしても、機体はただのタンクですからね。

同高度に到達可能なロケットと比較すれば納得できるのですが。どんなものでしょうか。

ところで観測ロケットはただのオートパイロットではないのですか。

回答No.2

ruehas

こんにちは。
以前の質問も一通り拝見しました。随分と熱心ですね。どの辺りが問題なのでしょうか。

＞いくら迎撃ミサイルの弾頭を小型化しても、この高度に達するにはノドンと同じ規模以上のロケットが必要になるとしか思えません。

と仰る根拠が良く判りません。

弾頭が小型であれば高度３００ｋｍだろうが４００ｋｍだろうが技術的に充分可能ではないですか。ＳＭ-３の仕様をみれば、運動エネルギー弾頭の直径は０．３５ｍ、射程は１２００ｋｍとなっています。これを最高速度の秒速４ｋｍに到達させるための燃料は約７００～８００ｋｇ、大変大雑把な計算ですが、少なくとも１トンを越えることはなでしょう。ＳＭ－３の機体重量が１．５トンということですから構造的に何ら問題はありませんね。この弾頭の重さを仮に１８０ｋｇとして（弾頭だけが当るか機体ごと体当たりするのか知りませんが）、それを秒速４ｋｍで弾道ミサイルに衝突させたときの運動エネルギーは破壊力にしてＴＮＴ火薬３３０ｋｇ分、推力を失っていても充分に破壊は可能ですよね（もし計算が間違っていたらごめんなさい）。
ノドンの射程が１０００ｋｍ、巡航速度が秒速３ｋｍということだそうですから、仕様を見る限り、何処から撃って来ても取り合えず迎撃はできるわけですね。
但し、首尾良く命中させられるかどうかですが、アメリカの迎撃実験の事情も時折耳にしますし、まあちょっと無理じゃないですかねえ。いよいよ現実となった弾道ミサイルの脅威に対して自衛隊が配備を拡充するといっても、そちらの方がよほど重要な問題ではないかと思います。税金使われるだけで、当らないんじゃ困りますわなあ　（＾ぅ＾；

補足

以下の文は、あるサイトから抜き出した部分で、IＳＩＳの観測ロケットに関してのものです。ここにあるＳー５２０が最高高度３００キロということですが、これらのロケットの規模がどれぐらいのものかわかりましたら教えてください。

「ここ10年間(1988～97年度)，各年度の観測ロケットの機数は横這いで，年４，５機に留まっており，この間の総機数は，ＭＴ-135型19機，Ｓ-310型８機，Ｓ-520型12機となっている。うちＳ-520型３機，Ｓ-310型２機はノルウェー・アンドーヤロケット実験場から打ち上げられている。その他，ダイアナ計画(1989～90年度)で，Super-Loki６機，Viper９機(米国ＯＳＣ社製小型気象ロケット)がＫＳＣから打ち上げられている。
　現在の単段式ＭＴ-135型(搭載機器重量５kg，発射上下角80゜，最高到達高度約55km)は，成層圏のオゾン濃度，気温，風の観測を目的としており，1990年度から成層圏オゾン濃度の長期的変動を計測するため，毎年２機の割で打ち上げられている。

　単段式Ｓ-310型(搭載機器重量40kg，発射上下角80゜，最高到達高度約200km)は，主に中性大気の高度領域の観測に用いられてきた。近年は，熱圏下部から成層圏(高度130～40km)にかけた領域での，オゾン，一酸化窒素，酸素分子，原子密度などの計測の他，ＴＭＡによる風の観測等が行われている。

　単段式Ｓ-520型(搭載機器重量150kg，発射上下角80゜，最高到達高度約300km)は２段式Ｋ-９Ｍ型の後継機として開発されたもので，Ｓ-310型と共に観測ロケットの標準機として使用されている。Ｓ-520型には標準タイプの他に，回収タイプが用意されている。回収作業はヘリコプターで行っている。Ｓ-520型は本来の科学観測(銀河紫外線，近・遠赤外宇宙背景放射)に加え，衛星搭載前の予備試験，工学的機能の飛翔試験に用いられている。Ｓ-520-10，11，15号機による近赤外，遠赤外領域の宇宙背景放射の観測で顕著な成果が得られている。

　北極域における実験(ノルウェー・アンドーヤ)は４次(1990～1994年)にわたり実験班が派遣され，現地の協力を得て，Ｓ-520-12，14，21号機およびＳ-310-22，23号機が打ち上げられ，オーロラなどの電離圏，磁気圏現象の解明に大きな成果が得られた。

　現在，高々度における観測を目的として高性能２段式ロケットＳＳ-520型の開発が進められている。これはＳ-520型モータを第１段とし，発射上下角80゜，搭載機器重量75kgに対して，最高到達高度は約900kmである。初号機の打上げは98年早々に予定され，明後年にはアンドーヤからの打上げも計画されている。また，この派生型として小型衛星打上げ能力(約15kg)を有する３段式ロケットも検討中。」

回答No.1

tnt

政府の説明には疑問点がいろいろあるのですが、
理屈の上では不可能ではないだろうと思います。

というのは、弾道ミサイルは街を壊すだけの
爆薬を積んでいるのに対し（核でなければ）
迎撃ミサイルは弾道ミサイルを壊すだけの
爆薬を積んでいれば良いからです。

また、水平方向に飛ぶのにも空気抵抗を受けますから
垂直に高高度に達するのと、斜めに飛んで
同じ高度に達するのとでは
垂直に飛ぶ方が少ない燃料で済みます。

そして、
ミサイルを小さく造ることができれば
それだけ燃料も少なくて済みます。

ノドン自体、旧ソ連の旧式ミサイルの
焼き直しですから、
迎撃側が小さくても問題無いと思います。

お礼

確かに弾頭の重量は軽くてすみますが、そうは言っても誘導装置やベクタースラストの装置などがありますから、それなりの重量になると思うのです。（相対速度を考えれば爆薬は必要ないかもしれません。）

ノドンクラスの弾道弾ともなるとほとんど垂直方向に発射します。これはもちろん大気の濃い層をすばやく通過するためで、その後、角度を下げてゆきます。したがってそれ程の違いは出ないと思います。確かに上空で４５度に傾けたとして√２倍は余計、加速は必要になるかもしれません。

ミサイルが小型になるほど、構造効率は下がりますよ。なぜならミサイルの胴体などの構造物が大きさの比率ほど小さくならないからです。特に固体燃料ロケットの場合、胴体そのものが燃焼室になりますから重量の面では不利です。

それにしてもSM３がそれ程長射程とはどうしても信じ難いのです。自衛隊装備年間にもエイジス艦の最大射高は１００ｋｍ＋となっています。これだとファイナルコースでの迎撃しかできませんし、それなら艦載にする意味がありません。地上発射のシステムにすべきでしょう。