宇宙空間 その2

質問

宇宙空間は真空といわれていますが、空気の無い空間でロケットエンジンの燃焼は可能なのでしょうか?

宇宙戦艦ヤマトやスターウォーズなどでも、ロケットエンジンの描写があるとおもいますが、実際の宇宙空間では燃焼が可能なのでしょうか?

できれば、そのメカニズムを教えていただきたいと思います。

回答No.5

phosphole · ベストアンサー

SFの話について具体的な回答を求められても困ります。
現実の世界とSFの世界をミックスして疑問を提示しないでください。どういった回答を求められているのかわかりにくくなります。
私自身はSF大好きなのですが、多分質問者さんはヤマトやスター・ウォーズ、あるいは他のSF（スタートレック、ガンダム、etc.）で設定されている推進方法と、「燃焼」と描かれている現象をごっちゃにしているように思います。

「燃焼」と言った限り、これは既に正しい回答が出ているとおり、燃料（石油なり水素なり）と酸素（あるいは相当する酸化剤）との化学反応です。やっていることは車のエンジンやジェットエンジンと同じですが、何しろ宇宙だと酸素は無いので、燃料にプラスして酸化剤を持っていく必要があります。他の先生のご回答にありますが、水中でも燃焼を起こすことはできます。宇宙でも同じです。
ものを燃やすとガスが出ます。二酸化炭素もそうです。ロケットエンジンは燃焼で生じたガスを後ろに吹き出すことで、その反作用で前に進みます。
ジェットエンジンもそうじゃないの？と思うかもしれませんがちょっと違います。ジェットエンジンでは主に吸い込んだ空気を後ろに吹き出すことで、反作用を得ます。宇宙空間では空気は当然無いので、反作用を得るには燃焼ガスを使うことになります。

さて、上述した「燃焼」を使わない場合はどうやって宇宙船を進めるか、ということなんですが、現実の物理に基いて話を進める限り、結局は何かを後ろに吹き出すことでその反作用を得るか、あるいは前方から引っ張ってもらうことになります。
後者は置いておきますが（例えばスイング・バイがこれに当たるか）、前者の方法だと、たとえばイオンエンジン（はやぶさについていたやつ）は、電磁的な方法で加速されたイオン（荷電粒子・・・こう言うと急にSFっぽくなるが立派な学術用語）を吹き出す。
熱核ロケットとか呼ばれるのは、要するに核爆発のエネルギーで何らかの推進剤ガスを吹き出す。ガンダムで出てきたアクシズの核パルスっていうのもこの類か。
なお、「燃焼」と核物質が燃えると云うのは違います。後者は比喩としてそう言っているだけです。質問者さんはそこら辺がごっちゃになっていると思います。

たいがいのSF作品では、推進に化学的な燃焼エネルギーを使っている「とされている」ものは出てこないでしょう。あまりに現実と近すぎるしね。
熱核爆発を利用したものか、粒子加速（上述のイオン推進もそう）か。
物質・反物質の対消滅のエネルギーで、何かの推進剤を吹き出すものとか（星界の紋章はこれか）。
あるいは、全く理屈付け不可能な意味不明なもの。。。

どのみち現実的な方法では、スター・ウォーズやヤマトのような恒星間・銀河間の移動を現実的なタイムスケール（数年～数十年）で行うことは不可能です。
結局は、何らかの「ワープ」を考案せざるを得ません。

お礼

ご回答いただきまして、ありがとうございます。

回答No.4

noname#211975

メカニズムも何も・・（笑）

簡単に実験して御覧？

花火を水中に入れても　花火は燃えてる・・

火薬の中に酸素が入ってるから・・

ロケット等も　これと　殆ど同じ仕組み・・

お礼

ご回答いただきまして、ありがとうございます。

回答No.3

ken-nosuke

燃焼は、一般的に水素や炭素などが、酸素と結合することを言います。
酸素と結合する時熱が発生し、その熱で体積が膨張し反動で推進力が発生します。
通常の燃料は、水素、炭素、などを、空気中の酸素と結合させます。
真空で燃焼させるロケットエンジンは、外から酸素を得られませんから、酸素もロケットに積んでいきます。水素のボンベと酸素のボンベを積んで、両方のガスを混ぜれば燃焼します

お礼

ご回答いただきまして、ありがとうございます。

初歩的な疑問なのですが、宇宙空間を物体（飛行体）が目的地を定めて（運航するという事）移動するのには、やはり何らかの推進力は必要なのですよね？

回答No.2

weavaest

ロケットエンジンとジェットエンジンの違いは、燃料の他に酸化剤を使うか否かの違いだったと記憶しています。それ以外のも違いはあるでしょうが、質問の回答としては、これで良いですよね。

宇宙戦艦ヤマトやスターウォーズはロケットエンジンではありません。
宇宙戦艦ヤマトは波動エンジンで動いています。
スターウォーズに出てくる宇宙船はイオンエンジンで動いています。

お礼

ご回答いただきまして、ありがとうございます。

波動エンジンやイオンエンジンというものは、物理的に製作が可能なものなのでしょうか？

回答No.1

kagakusuki

宇宙空間は真空でも、ロケットエンジンの燃焼室には燃料と酸化剤が供給されていますから、燃焼室の内部は真空ではありません。
　固体燃料ロケットの場合であれば、酸化剤と燃料が最初から混ざり合っている固体の表面で燃焼が起きるのであり、空気中の酸素が使われる訳ではないのですから、燃焼が始まる前の燃焼室状態が真空であっても関係ありません。
　液体燃料ロケットの場合であれば、燃焼室に酸化剤と燃料を送り込む事で、燃焼室内部を酸化剤や燃料が気化したガスで満たしてから点火しますから、真空ではない事になります。

お礼

ご回答いただきまして、ありがとうございます。