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宇宙空間での推進力は、何によるものでしょうか?

このカテゴリで良いのでしょうか? 子供とロケット花火をしていて思ったのですが、 宇宙空間がどのようなものであるかが分かりませんが、 何の抵抗となるものがない空間では、 地球の周回軌道ではない、火星探査機のような 目的地へ巡航するタイプは どのような方法で進路変更するのでしょうか? 大気圏内での勢いだけで 、後は慣性の法則で、目的地まで突き進むだけでしょうか どうか宜しくお願いします。

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noname#212313
noname#212313
回答No.20

 宇宙空間でなくても、非常に滑りやすい水平の平面、例えばスケートリンクの上だとしてもいいんですよ。そうだとして、物理学で、この場合は力学ですが、どういう考え方をしているのか、ご紹介しておきます。  例えば、ボールをいっぱい積んだ台車の上にに人が乗って、ボールをどんどん一方向に思い切り放ると、台車はだんだん進みます。そのことを、スケートリンクに次のようなものを置いたとして説明してみます。  二つの物体●と○を、バネ/\/\をぐぐーと縮めて∥にして(フックで引っ掛けておくことにしましょう)、●と○の間に置くようにしてておきます。       ●∥○  ここで縮めたバネを解放してやるとします。すると、     ←●/\/\○→   ←● /\/\ ○→ みたいに、●と○は正反対の方向に速度を持ち、離れて行きます。  ロケットがやっているのは、同じことなんです。地球の重力を振り切るために盛大にロケット噴射するのもそうですし、方向制御のために小さなロケット噴射(スラスターとかバーニアとか呼んだりする)を行うもそうです。  ロケット噴射って何かといえば、化学燃料を爆発的に燃やすわけですが、それでできたガスも質量があり、一方向に飛んで行きます。このロケット噴射、つまり燃料燃焼で膨張するガス化が、上で説明したバネ(∥→/\/\)と○で、●がロケットになります。  小惑星探査のはやぶさに使われたイオンエンジンも同じです。推力が小さい代わりに長く噴射できる点で、普通の化学燃料ロケットとだいぶ違うイメージですが、加速したり、方向転換する点では、上記と全く同じです。  これは、空気中を飛ぶジェットエンジンも同じです。ロケット燃料は酸素なしで燃えるように作られていて真空でも使えますが、ジェットエンジンは空気中で飛ぶものに使うため、空気中の酸素を利用しているという違いだけです。  これらは、「何かを押せば押し返される」という「作用・反作用の法則」と呼ばれます。ただ、ロケットもジェットも離れた位置の空気(や地面等々)を押すのではありません。燃料を含めたロケットやジェット機に直接触れている面だけで起こります。繰り返しになりますが、上記の●と○の例では、加速されるのはバネが触れている間だけですね。ロケットやジェットもそれと同じです。 P.S.  実はプロペラ機やヘリコプターといった、プロペラでの推進も同じです。ロケットやジェットが燃料を燃やしてガス化させて、それを使うのに対し、プロペラでは燃やしたガスではなく、周りにある空気(上記では○が空気に相当する)を使っているのです。この場合も、プロペラが直接引いたり押したりした空気の作用・反作用であり、プロペラから少しでも離れた空気は関係ありません。 ※(ここまでで混乱がなければ、以下の補足もどうぞ)  ただ空気中の場合、圧力の差ということも生じます。プロペラなら、前から吸い込み、後ろに押し出しますから、前は圧力が低く、後ろは圧力が高いということになり、それも推進力に絡めて考えることもできます。このことは、上記の説明に何ら差し障りはありません。さらに正確に考えるときには、そういうことも考慮するというだけのことです。

sai_play
質問者

お礼

ご回答有難うございます。 「真空で無重力」という状態が。 なかなか想像しがたいです。 分かりやすい例えのご説明でした。 大変参考になりました。

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その他の回答 (13)

noname#215107
noname#215107
回答No.3

基本的には、加速と減速です。 例えば地球から火星に向かう場合ですが、火星は地球より外側を回っていますよね? 加速すると、太陽を回る公転軌道が大きくなり火星の軌道に近くなります。 火星から帰ってくる場合は減速します。 大きなどんぶりとビー玉を用意して実験してみるといいです。 丼の真ん中に梅干(これが太陽)を置いておきます。 ビー玉を丼に向かって横から投げ込むと、丼の内側をぐるぐる回ると思います。(丼は小さいので中華鍋のほうがやりやすいかもしれません) 投げ込む速度が早いほど丼の外側に近いほうを回りますよね? やがてスピードが落ちてくると、ビー玉の回転半径が小さくなって、最終的に梅干しにぶつかってしまいます。 これはビー玉に転がり抵抗があるからです。 しかし宇宙の場合はほとんど抵抗がありませんので、公転軌道の半径を小さくするには減速(逆噴射)が必要になるのです。

sai_play
質問者

お礼

早々のご回答有難うございます。 お盆明けの仕事の関係で、お礼が遅くなりました。 大変参考になりました。

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回答No.2

>どのような方法で進路変更するのでしょうか? 宇宙船や人工衛星は「何かを噴射する」事によって、姿勢や進路を変えたり、加速したり減速します。 「ロケット」も、その1つです。 ロケットの燃焼室で燃料を燃やして、噴射口から噴き出させると、反作用を受けて、噴き出した方向とは逆の方向に力が加わります。 小惑星探査機ハヤフサでは「イオンエンジン」が使われ「イオン化したキセノン」を噴射する事により、姿勢制御したり推進したりしました。

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  • mpascal
  • ベストアンサー率21% (1136/5195)
回答No.1

何らかの(ロケット)エンジン(モーター)を積んでいます。(「はやぶさ」ではイオンエンジンでしたね。) 姿勢制御用モーターで衛生の姿勢を変え、メインエンジンを噴射させ加速・減速・進路変更を行います。 はやぶさ物語を見られれば理解しやすいと思います。 http://spaceinfo.jaxa.jp/hayabusa/movie/

sai_play
質問者

お礼

早々のご回答有難うございます。 お盆明けの仕事の関係で、お礼が遅くなりました。 大変参考になりました。

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