ハシゴを登り大気圏外・無重力空間行ける？

質問

ハシゴを登り大気圏外・無重力空間行ける？
もう少し詳細に書きます。
大気圏外とは真空を指すと思います。
以下の処置の内で、気圧調整だけが除かれれば、
高度約19kmで人間の血液は沸騰するので生命維持は不可能といわれます。
宇宙服(服内の温度調整・気圧調整・電磁波遮断・放射線遮断・機密性確保済み・服内で食事と睡眠と用便も可能)を着て、
命綱付きのハシゴをどんどん登って行くとします。
体力確保は万全を期するとしても、
体力消耗は除いて考えた場合に、
登れる高度には限界がありますか？
多くの旅客機の限界高度が40,000ftといわれるのと同様に考えてみた場合でも人間にも限界高度はありますか？
体力限界を除いて考えて、ハシゴをつかんだり登るために蹴り上げる力では、大気圏外や無重力空間(宇宙では実際には存在しない？)までは登れないのでしょうか？
よく宇宙飛行士が宇宙船の中で、プカプカ浮かんでいる光景を見る事があります。
経験上、自動車で富士山を登って行くと段々スピードが遅くなり、
例えば30km/hで登ろうとしたら、
0m<500m<1,000m<1,500m<2,000mって具合に、
高度が上がるほど、同じ速度を維持するにはアクセルの踏み具合いを明らかに徐々に深くしなければならず、
高度が上がるに連れてどんどんガソリンを多く消費する様になるのも明らかでした。
物理学・天文学・宇宙工学など関連分野に詳しい方にご教示をお願い致します(^_^)/

回答No.9

chiha2525_

既に回答に軌道エレベーターが出ているように、発想的には登っていけます。
この軌道エレベーター、発想的には静止衛星と同じようなもので、地上から見た位置が変わらなければ良いって感じで、そこから下と上（カウンターウエイト）に紐を垂らせば完成って感じです。
まぁそれに耐えられる素材が作れるのか？ってところが非常にあやしいのですが。

宇宙に行くにはどうすれば良いか？　高く飛ぶ→ハズレ、速く飛ぶ→正解、なんです。飛行機が宇宙に行けないのは『飛行機でも高く飛ぶことはできる、しかしそこに留まることは出来ない』というのが正しいらしいです。放物線を描いて落ちてくるんですね。地表に落ちてこないようにするには、もっともっと速く飛ばなくてはならない。これが人工衛星であることはご存知のとおりです。

回答No.8

noname#231195

#2 です。

85000フィート上空を飛ぶジェット機というのは、ロッキードSR-71のことです。
この飛行機は25万メートル上空をマッハ3で飛びました。
これは↓高度83000フィート上空を飛ぶSR-71から外を撮った写真だということです。
https://en.wikipedia.org/wiki/File:View_from_the_SR-71_Blackbird.jpg

回答No.7

SPROCKETER

梯子では無くて、エレベーターに乗って宇宙に行くのだとします。高度１００ｋｍの高さがある完全鋼体の超高層層ビルが建っていて、その中にあるエレベーターで最上階まで上ると考えてみましょう。

　高度１００ｋｍは大気が非常に希薄で、事実上の真空状態です。この高さまでエレベーターで上ったとしても、無重力状態にはなりません。地上よりも僅かに重力が弱くなるだけです。ほとんど地上と変わらない重力下で生活出来ます。

　それでは高度６４００ｋｍの高さがある超高層ビルの最上階まで上った場合を考えてみましょう。この高さは地球の中心からの距離の２倍ですから、重力は４分の１になるはずです。ところが、超高層ビルの最上階は地球の自転周期と同じ時間で地球を１周していますから、その遠心力が働くので、実際の重力は少し弱くなります。

　その為、高度６４００ｋｍの超高層ビルの最上階では月面ぐらいの重力になるはずです。無重力になるのは、地球の自転による遠心力と地球からの距離による重力の減少が釣り合っている高度３６０００ｋｍ（静止衛星軌道）になるわけで、同じ高さの超高層ビルが赤道上に建っていれば、最上階は無重力状態になると考えて良いでしょう。

　人間が登れる高度限界は１万メートル以下で、これ以上高くなると酸欠で意識を失います。

回答No.6

noname#231195

#2です。

>ジェットエンジンで排気される空気と大気にある空気をお互いに反発させ合う(空気抵抗)事で上昇出来る訳ですが、
違います。
燃焼に必要な空気さえ確保できるなら、真空中でもジェットエンジンは推力を生み出します。
実際、ロケットエンジンは燃焼に必要な酸素を自前で抱えて、それで燃料を燃焼し、宇宙空間で推力を生み出しています。

これは空気がある/ないは関係なく、物を後ろに投げれば自分は前に進みます。
「物を後ろに投げれば自分は前に進む」という事実は、水の上浮かんでいるボートからたくさんのボールを次々に投げる、というような簡単な実験で確かめることができます。

>これ以上は抵抗が出来ない(摩擦係数が少な過ぎる)ので上昇出来ず、
抵抗と言う言い方は正確ではありませんが、それは空気の密度が低いのから揚力が生まれない、という意味のことを言いたかったのだと思います。
それはそのとおりで、揚力は流体の密度に比例しますから、上空の空気の密度の低いところでは、同じ速度で生まれる揚力が小さくなります。
逆に、必要な揚力を生み出すには低い速度ですむことになります。だから水中翼船は飛行機ほどの速度でなくても浮き上がるのです。
本当に抵抗のことを話題にするなら、空気の密度の薄い上空の方が、抵抗が少なくて速度が出る、あるいは燃費がいい、ということになります。

>上昇する際には旅客機の燃料を燃焼させるのに必要な空気を確保できなくなる、
多くの場合は実際にそういう風に説明されます。

ただジェット機がどれくらい高く飛べるか、というのは設計次第です。
コンコルドは60000フィートの高さで飛びましたし、85000フィート上空を飛ぶジェット機もありました。

お礼

ご回答ありがとうございます。
空気の有無に関係なく推力が得られる、
私勘違いしていました。
月から帰還出来た訳ですから仰る通りですね。
水中翼船の原理をご教示くださいましてありがとうございます。
思いもよらぬ情報で興味深く読ませて頂きました。
85,000ft＝25.908km上空を飛ぶジェット機があったのですね！
乗りたかった。
やっぱ窓からの景色は空が宇宙みたいに真っ暗なんでしょうね。

回答No.5

tetsumyi

スペースシャトルの高度４００ｋｍ程度では、無重力にはならず地上とあまり変わりません。
無重力に見えるのは、スペースシャトルがすごいスピードで地球を回っている（落ちていると同じ状態）からです。
地上と同じ回転速度で無重量になるには、静止衛星の高度35,788kmまで登る必要があります。
http://www.enjoy.ne.jp/~k-ichikawa/Satellite_GS.html
高度が高くなると、地球からの引力は小さくなるので登り易くなります。
しかしながら、１秒間に５０ｃｍ登ってもすごい時間が掛かりますから登れる可能性は無いでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
落ちる、これには驚きました。
そういえば、
BS(放送衛星)やCS(通信衛星)は、
赤道上空36,000kmといわれますよね。
昔、通信衛星JC-SATでCATV向けで個人契約はほぼ不可能だった頃のCSアナログ放送で、
「赤道上空36,000km映画専門スターチャンネル」っていってたし、
その高さにも意味があったのですね。
高度400kmの文字で、
イリジウム衛星携帯電話を思い出しました。

回答No.4

notnot

仮に、はしごが作れるのであれば、大気圏外まで登るのは可能です。
実際には物理学的に作れません。壊れます。
似たものに「軌道エレベーター」があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%8C%E9%81%93%E3%82%A8%E3%83%AC%E3%83%99%E3%83%BC%E3%82%BF
これも、現在の技術では不可能ですが、いずれ可能になる可能性があります。

なお、いくら登っても無重力にはなりません。
宇宙船や宇宙ステーションの中で無重力なのは、それが地球に落ちているからです。エレベーターが下り始めるときに体が軽くなりますよね。ケーブルが切れてエレベーターが落下すると（まさつによる速度低下がないとすると）エレベーターの内部は無重力になります。あるいは、遊園地のフリーフォールなどを考えると良いかも。

宇宙ステーションが地球に落ちているのに、地面にぶつらからないのは、地球が丸いからです。ボールを横に速く投げると速度に応じて遠くに落ちますよね。もっと速く投げると、水平線の向こうに落ちることになって、いつまで経っても地面に落ちません。人工衛星というのはそういう原理です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
起動エレベーターは確かNHKスペシャルでも紹介していたように思います。
本当に面白い事を考える人がいるものだと思いました。
>>壊れます、とは具体的にどのように壊れるのですか？

回答No.3

bardfish

地上から宇宙へ登る建築物を作ろうとすると自重で崩壊すると何かで読んだことがあります。
だから、宇宙まで届くハシゴは作れない。
作るためには宇宙からはしごを引っ張るもう一つの何かが必要になるんしゃなかったかな？
静止衛星は遠心力と重力の落ちる力と飛び出す力のバランスが保たれる高度を維持している。

自動車で富士山・・・の例えを出していますが、前提となる状況を勘違いしているので質問の趣旨には当てはまりません。
富士山に登ったことがあれば傾斜は上ほどきつくなると知っているはずですから。

お礼

ご回答ありがとうございます。
>>自重で崩壊する
地上に近いほどしっかりとした構造にすればいいと思うのですが違いますか？

>>静止衛星は遠心力と重力の落ちる力と飛び出す力のバランスが保たれる高度を維持している。
では上記のような構造のハシゴを作って、
大気圏内の風の影響を除いて考えても、
私は考えてもみなかったのですが、
遠心力でハシゴが大気圏外か何処かでポキンと折れるのでしょうか？
大変興味を持っています。

回答No.2

noname#231195

>自動車で富士山を登って行くと段々スピードが遅くなり
それは上に上がるにつれ傾斜がきつくなっていくからです。
傾斜が同じならそんな風にはなりません。

>多くの旅客機の限界高度が40,000ftといわれる
それは空気が薄くなって、必要な量の空気(酸素)が確保できなくなるからです。

>ハシゴを登り大気圏外・無重力空間行ける？
行けます。
宇宙服でその人が保護されているんですから、空気が薄くなることは問題になりません。

ただ、梯子を上っていって無重力になるかどうかは知りませんけどね。
宇宙船の中が無重力になるのは地球の周りを周回しているからです。重力が働いていないのではありません。宇宙船はいわば重力に引かれて落ちています。ただ速度があるので、落ちる前に横に移動しているだけです。落ちるのと横に移動するのがうまく釣り合って円運動しているわけです。
ですから、宇宙船の中が無重力なのは、自由落下するエレベーター(そんなものには乗ったことないですが)や自由落下する飛行機の中で無重力になるのと同じことです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>多くの旅客機の限界高度が40,000ftといわれる
それは空気が薄くなって、必要な量の空気(酸素)が確保できなくなるからです。

上記のご回答については、上昇する際には旅客機の燃料を燃焼させるのに必要な空気を確保できなくなる、という解釈で書かれているのかと思っています。
一般的な旅客機ですと、限界高度40,000ftより上昇すると失速するとテレビで報道を見ました。
ジェットエンジンで排気される空気と大気にある空気をお互いに反発させ合う(空気抵抗)事で上昇出来る訳ですが、
高度が上がるにつれて酸素濃度が減りますので、
抵抗が減る事から失速する訳ですが、以下の様な例えでも分かりやすいかと思います。
足元の素材が縦1m横1m厚さ1mの物体の上に乗り、
人がその場で垂直に飛ぶとしたら、
以下は左に行くほどジャンプする時の抵抗が少ないので低くしか飛べず、
右に行くほどジャンプする時の抵抗が大きいので高く飛べると思います。

低い マシュマロ>スポンジ>紙>木材>鉄 高い

失速すると落下が始まり、落下速度は時間の経過と共に加速度的に増すので、その旅客機の最大揚力(ジェットエンジンの最大出力)を超えてしまい、
高度が高い程、失速からの回復は困難になるようですね。

回答者様は限界高度40,000ftまで上昇するのに必要な酸素濃度の視点でお考えになられているのですよね？

テレビで元旅客機のパイロットが話していたのですが、上昇するのは限界高度40,000ftまででも簡単でそれを超えるとジェットエンジンの推力では、
酸素濃度か重力か引力かどれに起因するのかが分からないのですが、
これ以上は抵抗が出来ない(摩擦係数が少な過ぎる)ので上昇出来ず、
失速するとの事でした。
私のイメージでは、
高度が低い所での空気抵抗は、
鉄に始まり高度が上がるにつれて、
木材→紙→スポンジ→マシュマロと抵抗がなくなると思っています。
上記はあくまでも空気抵抗を物に例えています。

回答No.1

SPS700

小林一茶に聞いてごらんなさい。

　名月を　とってくれろと　泣く子かな