宇宙から地上に向かって物を落とすとき

質問

お願いします。

　以前、何かの本で「宇宙から地上に向かって物を落とすとき、抵抗がなければ重力加速度によってどんどん早く落ちることになるが、実際には空気抵抗によって砲丸投げの球のような物でも時速200km/h程度で安定してしまう」と読んだような気がします。
　そんなもんかなあと思っていたのですが、考えてみれば砲丸投げの球って空気中を高速で動くにはあまり向いていないような気がしてきました。移動方向と反対側に空気が渦巻いてブレーキをかけるような気がするのです。
　出来るだけ早く落ちる物を作ろうと思ったら、1・全体が出来るだけ細い流線型であること、2・表面が出来るだけなめらかであること、3・緩やかならせん状に溝が切ってあること、4・温度による変形が少ないこと、5・適度な重量があること、というようなことがポイントになってくるような気がします。
　1や2は特に説明はいらないと思うのですが、3のらせん状の溝というのは、落ちるときに空気の流れによって進行方向に向けてねじを巻くような方向で回転することにより、落下時の姿勢を安定させて余計な揺れを起こさないようにするためです。4や5はこれも説明不要かと思います。
　実際にやってみようということがまず無理な実験ですが、もし「出来るだけ早く落としてみよう大会」があったとしたら、私のような考え方で落下物を作ってそこそこのものができるでしょうか？

回答No.6

chiha2525_

多くの人が”宇宙”に対して間違えているのは、それが上空に非常に遠いところだと思い込んでいるところ。実際は１００ｋｍ程度。クルマを運転していたりすると分かるけど、１００ｋｍなんて３時間も掛からずにいける距離なんです。
では何故宇宙に行くのが難しいかというと、実は行くのはそれほど難しくは無く、しかしながら宇宙に”留まる”のが非常に難しい。どこ程度難しいかというと、人工衛星はおおよそマッハ２５くらいの速度（これが秒速７ｋｍだっけ？）で飛んでいる。マッハ２５で飛べる飛行機は存在しない、もちろんクルマもｗ
宇宙に多くの人が間違えているイメージ、上空に高いのではない、横方向にむちゃくちゃ速く移動する必要があるというところ。

これで大気圏突入のイメージも分かりやすくなると思うのだけど、むちゃくちゃ速く横に動いているから前方の空気を圧縮して熱くなる。しかし、まっすぐ下に落とすとなると別。それほど”速く”は落ちない。それが、どれも終端速度２００ｋｍ／ｈくらい、などの話だと思う。
すこし上空のほうでは空気が薄く速度も速くなり、ちょっと前にかいたスカイダイビングの最高記録では、マッハ１（１２００ｋｍ／hくらい）を超えている。検索してみてください。

回答No.5

foomufoomu

大気圏突入時の発熱は、よく言われるような空気との摩擦ではなくて、空気の圧縮・膨張によるもの、というのを見たことがあります。これがほんとだとすると、細長い流線型が有利になりますね。
４．は、ほんとに必要なのでしょうか？
５．は、「できる限り密度の高いもの。」また、表面積に対して体積が大きいほうが有利なので、「できる限り大きなもの。」とすべきです。

回答No.4

eroero4649

素人ですが、ものすごい流線型だと先端に摩擦熱が集中しますからそれにより溶けたり変形してしまうことが考えられます。そうすると、マテリアルの事情からエグい流線型ではなく、緩やかな涙滴型のほうが摩擦と抵抗が少ないのではないかな、と思います。新幹線も300系とか500系は先が鋭かったですが、700系は「カモノハシ」と呼ばれる形状になっていますよね。
またらせん状の溝も、ひょっとしたらそれで乱気流を発生させてしまうようにも思い、もしそうなれば軸がぶれてしまうと思われます。同じことを意図するならそれにらせん状の溝を切ったり羽をつけるより、本体そのものを回転させれば軸は安定してかつ滑らかな表面で抵抗も少ないのではないかなあ。中心に重い素材を入れて周囲を軽い素材で覆って回転させれば軸が安定しますでしょ？
そして最後に安定して落ちていけるようにフィンをつけることになるでしょうから、結局それって爆弾みたいな形だよね、結局完成されたものってのは手をつける必要はないんだね、というふうになるような気がしないでもないです。

回答No.3

tetsumyi

間違ってたので訂正します。
時速７Km、時速５００ｍではなく秒速７Km。秒速５００ｍでした。

回答No.2

tetsumyi

宇宙から物を落とすことは、簡単ではありません。
何に乗っていて、落とすのですか？
地球を回転するスペースラブのような衛星に乗って、落とすことになると思うのですが、この状態で物体を外に放り出しても時速７Km程度のとんでもない速度で地球を回り続けるだけです。
落とそうとすると時速５００m以上の速度で後ろに向かって発射する必要があります。
そうすると大気がある高度まで落ちると大気との摩擦で金属でも溶けるような高温となって砂のような大きさにバラバラになります。
これを防ぐには最初は小さいパラシュートを開いて少し空気抵抗を与えて減速し、さらに速度が落ちた段階でもっと大きいパラシュートを開いて減速して落ちるようにします。
この方法を採用しているのがロシアの帰還船です。
速く落とすことを考える前に、どうやって物体を形を保ったまま地上まで到達させるかを考えてください。
砲丸投げの球が時速200km/h程度で安定するというのは、大気中で落とした場合のことです。

回答No.1

noname#213494

そんな　不要なものを考えるよりも　もっと身近の　必要な事を考えた方がイイんじゃ無いの？・・

出来ることから始めてみませんか？