宇宙船の最高速度

質問

最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙はほとんど真空で抵抗はないと思うのですが、やはり相対論が示す影響が大きいのでしょうか。
宇宙船の加速を遮るものとしてほかに何かあれば教えてください。
あと、ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

よろしくお願いします。

回答No.6

First_Noel · ベストアンサー

＞最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙に行ってから推進機やスイングバイで加速することが行われますが，
そもそも打上ロケットでめちゃめちゃ加速する方法もあります．
その場合，打上ロケットにはブースターをいっぱいつけます．
いま冥王星に向けて飛んでいる「ニューホライズンズ」も力業で，
地上から16.2km/sの最速で打ち上げられ，９時間で月を通過，７８日で火星を通過，１３ヶ月で木星に到達，現在も飛行中です．

＞ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

今のところ人類は，次の２種類の推進装置しか知りません．
１．物体を放出又は受け止めて，その反作用で推力を得る．
２．場（地磁場など）との干渉を利用して推力を得る．

目下，夢の推進機関としては，「核融合推進」ですね．
これは「比推力」が何万秒と言うものです．
（通常のロケットは数１００秒，
　イオンエンジンなどの「電気推進」では数１０００～１万秒．）

また，一時期，「ＶＡＳＩＭＲ（ヴァシミール）」と言う推進機関が話題となりました．
これは電磁力を利用した推進機関で，電気推進の一種ですが，大きな装置で木星有人探査など，
学会で幾つも発表があったと記憶しています．

因みに，「比推力」が高いことと「推力」が大きいこととは相反しますので，
上記の核融合推進でも，加速はとても微小なものです，が，時間を掛けて，
最終的に極めて高速に加速することが出来ます．

推進剤の噴射速度は，上記のｇとＩｓｐとを掛けたものに大体等しいとお考え下さい．
Ｉｓｐ＝３００秒ならば，噴射速度は大体３ｋｍ／ｓです．
実際には「ノズル」があり，この値から更に１．５～１．７倍くらいに加速しています．

一方，ではどこまで宇宙機は加速出来るのか？について，
上記１については，宇宙機ではどうしても，推進機自身と宇宙機自体の構造の質量はありますので，
頭打ちになります．因みにいくら増速可能かを求めるには，「ロケット方程式（又は「ツォルコフスキーの式」）を用います．

ΔＶ＝ｇ×Ｉｓｐ×ｌｎ（ｍｉ／ｍｆ）
ｇ：重力加速度
Ｉｓｐ：比推力
ｍｉ：宇宙船の初期質量
ｍｆ：宇宙船の終端質量（ｍｉから推進剤の質量を引いたもの）

「太陽ヨット（ソーラーセイル）」や「磁気セイル」もあります．
こちらは，例えばソーラーセイルは太陽光の「輻射圧（放射圧）」により
推力を得ますが，遠方に行くほど太陽光密度は減りますので力は小さくなります，
しかし持続的に加速が行えるので，場合によってはかなり高速まで加速することが出来ます．

上記２には「テザー（ＥＤＴ）」などがありますが，これは地球周回軌道の
軌道遷移に使うことを意図して研究されています．

他の方が書かれているもので，「反物質」や「光子ロケット」もまた，
夢の推進機関ですが，
更に言えば「反重力推進」や「ワープ」なども，まともにまじめに研究している方もいらっしゃいます．
（学会では名物講演として有名です．）

「レーザー推進」は，「ライトクラフト」と呼ばれるとても軽いものの飛翔には成功しています，
もし大出力レーザーを非常に高精度で宇宙機に追尾させることが出来れば，
これも持続的に加速を与えることが出来るので有望ですが，いかんせん大出力と追尾は，
非常に高度な技術を要します．小規模でしたら，日本でも幾つかの大学などで研究されています．

私の後輩も，反重力推進をやるんだ！と言って，アメリカに旅立って行ったのがいます．

上記「・・・」の語句は，検索されますと，より詳しい説明や，
いろいろな研究室などのウェブが見付かると思います．