宇宙からパラシュートで地球に降下

質問

飛行機からパラシュートで地上に降りられますよね。
では宇宙飛行士は宇宙空間からパラシュートで地上に降りて来られないものでしょうか…？

回答No.9

First_Noel · ベストアンサー

宇宙空間から，とおっしゃる点が曖昧ですが，ここでは高度２００ｋｍと考えましょう．

ところで，降りる前に軌道周回しているか，単に上がって降りるだけか，により，
少々異なって来ます．衛星軌道を周回している場合，それだけで最低でも秒速８ｋｍ程度の
速度となっているからです．この速度で空気層に突入した場合，みなさまおっしゃるように，
空気との摩擦で高温となり，焼けてしまいます．（恐らく，一瞬でガス化します．）

軌道周回しておらず，単に「降りる」場合，高度２００ｋｍから大体高度１００ｋｍくらいまでは
殆ど空気抵抗の無い，自由落下と考えられます．また，重力加速度も9.8m/s^2とは異なりますが，
ここでは簡単の為，地上と同じくg=9.8としてしまいます．（丼勘定で十分でとします．）
0.5 * 9.8 * t^2 = 100000
∴t=約143秒
で上記高度差を「落ちます」．
この間に落下速度は，9.8*143=秒速1400m程度となります．
この速度のとき高度１００ｋｍ，ここからパラシュートの効果が出て来る，と考えますが，
大部分は成層圏以下になってからの制動となります．

大砲の弾は音速（秒速340m程度）より早い程度，しかし大砲の弾は真っ赤になっています．
それを考えると，上記の速度で濃い大気で制動をかけると，やはり空力加熱のために
焼けてしまうでしょう・・・と言うところで丼勘定を終わらせて頂きますが，

実際，回収されるカプセルは，その形状自体がパラシュートのようなもので，
希薄な大気でも十分な制動を受けられるように設計されています．

何か途中で，だめだな，と思ってはしょりましたし，えらくざっとした仮定ばかりの
丼勘定でしたが，従って，パラシュート様のもので降下させることは不可能ではないけれども，
高温に耐えられるか？と言う点のみ，不安要素となります．
宇宙飛行士が十分なアブレーションを起こしてその中の温度上昇を僅かにする
材料を着込めば，ご質問のことは不可能ではありません．

と言う結論に至りました．

お礼

ありがとうございました。

単に自由落下しただけでもそんなスピードになるとは驚きです。
地球の引力はそんなにすごかったんですね。
あるいは真空に近い空間ではそんなに加速できるんですね。
これで大気圏に突入（まさに突入という言葉がぴったり）したら燃え尽きてしまうのも分かる気がしてきました…。

どうやらパラシュートだけでは心もとないですね…。

回答No.11

First_Noel

＃６さまのご回答の下の補足欄にある点について．
＞地球上ではどんなに早い飛行機でも空気との摩擦で燃えたりしませんよね。
ですが，早い飛行機になると，空気の当たる部分は摩擦で相当熱くなります．
しかしその部分の材料の融点までにはならないように設計されているので燃えない（溶けない）です．
飛行機に限らず，上記のような理由で，動いているものは多かれ少なかれ空力加熱を受けます．

「空気との摩擦」とは，正確には「空力加熱」と言う物理になります．
動くものに座標系を取れば，動いているのは空気分子とみなせます．
動いているものは運動エネルギーを持っていて，それが物体に当たると運動エネルギーが
熱エネルギーに変わります．（ベルヌーイの定理から導けます．）
但し熱伝達と言う現象もあって，これは空力加熱により空気分子がぶつかって熱エネルギーを
出した後，物体表面の分子や原子の熱エネルギーを逆にもらってすぐに去っていく場合，
熱伝達によって冷却されます．
扇風機に当たったり車から手を出すと涼しかったり，パソコンのファンが中を冷せるのは，
熱伝達による冷却があるからです．
しかし大気圏突入の場合，当初の運動エネルギーが大変大きい為に，現れる熱エネルギーは
とても大きく，逆に熱伝達は空気密度が小さいこと，それよりも遥かに加熱の方が
大きくなるので，とても熱くなります．

回答No.10

iqdeflat

NO6の補足です
朝日文庫「暗闇の戦士たち」によれば

現在の世界記録として高度１０万フィート付近でジャンプした
男がいた。彼の場合は遷音速にとどまった。

遷音速で降下した男の場合、高度５万フィートでヘルメットの
バイザーを持ち上げたため、脳が沸騰してしまったと載ってました。
SAS隊員が１３万フィートを計画してるそうです。

回答No.8

nubou

つまりゆっくり降下しても大気圏に突入するまでに（パラシュートが効くまでに）ものすごいスピードになってしまうため、突入時の抵抗もものすごいのですね!?：

大気圏の空気は落下する人を囲っている箱に対してものすごい相対速度を持っています
だから人は地球の自転に近いスピードで地球の周りを回りながら降下していかなければなりません
そして大気圏にぶつかったときの入射角も９０度に近いと大気圏に弾き飛ばされるのである程度深く進入しなければなりません
といっても入射角９０近くになるようにしなければ耐えられないでしょう
つまり大気圏に乗っかるようにうまく落ちるのです
パラシュートは大気圏に入り終速度になってから開いたほうがいいでしょうね

回答No.7

koinotarou

こんばんは

例えば、アポロ１０号の大気圏突入速度は、時速約４００００ｋｍです。
マッハ（音速）の３０倍以上です。

対して、スカイダイビングなどの自由落下速度は、
せいぜい時速２～３００ｋｍ程度ですし、（重量や高度で多少変化しますが）
飛行機でもせいぜいマッハ１か２程度でしょう。

用済みの人工衛星や宇宙からの隕石などは、地球に多数降り注いでいます。
が、実際に落ちた、という話を滅多に聞かないのは、
大気圏突入時にほとんど燃え尽きてしまうからです。
たまに落ちる隕石は、大気圏突入前にはよほど巨大な物だったんでしょう。

ですので、他の回答者の方々同様、
摩擦熱に十分耐えられる装備、中の人体を保護・冷却する機能がある
宇宙服を開発できれば可能かもしれません。

お礼

ありがとうございました。
そういう宇宙服となると、結局は宇宙船のようなモビルスーツになってしまうのでしょうね…。

回答No.6

iqdeflat

題名は忘れましたが、特殊部隊のノンフィクションで読んだこと
があります（たしか文庫本）
飛び降りた高度は宇宙空間と呼べるか正確なことはわすれましが、
摩擦熱で体液が沸騰して廃人になってしまったと記憶しています。

補足

回答ありがとうございます。
地球上ではどんなに早い飛行機でも空気との摩擦で燃えたりしませんよね。スカイダイバーも耐熱装備はしていないですよね。宇宙からだと落下するだけでそんなにすごいスピードが出るのでしょうか？

回答No.5

nubou

大気圏に突入したときにものすごい力を受けるので
それに絶えられるような強度のパラシュートを用意しなければなりません
それに体も完全にパラシュートに固定する入れ物のようなものにしなければなりません
そして中は衝撃を緩和するようなクッションが必要です
パラシュートと入れ物は耐火性に強くなくてはいけません
そのようにすれば可能でしょう

補足

回答ありがとうございます。
つまりゆっくり降下しても大気圏に突入するまでに（パラシュートが効くまでに）ものすごいスピードになってしまうため、突入時の抵抗もものすごいのですね!?

回答No.4

nobunojo

宇宙空間では宇宙船は遠心力と重力とのつりあいで
地球の周りをぐるぐる回ってます。そこから宇宙飛行士が
飛び出したとしても、やっぱり同じようにぐるぐる回るだけで、
地上に戻ってくることはできないのではないかと思います。

あらかじめ地上に向けて角度をつけて放り出せば、
そのうち地上に到達することはできるでしょう。
しかし、その距離は非常に遠い(上空数10～数千km)ものですから、
時間が相当かかるでしょうし、上空は空気も真空に近いぐらい
薄いですから、パラシュートが効くまでの高さになるまでに
人間が空気の摩擦で燃える可能性が高いですよ。
(何しろ宇宙空間では秒速10kmで飛んでますので)
逆にその高さからパラシュートが効いたとすると、
地上に落下するまでの時間がかかりすぎ、酸素や温度の問題が出ます。
これらを解決するためにいろいろ装備をつけることも考えられますが、
それなら宇宙船ごと下りたほうがはるかに手軽で安全です。

ちなみに、普通飛行機からパラシュートで降りるとしても、
たとえば上空数千メートルからだと、上空でパラシュートを
開くような真似はしません。高空は空気も薄く、気温も低いので、
パラシュートが効いて人間が活動できるだけの高さまでは
自由落下することになります。

補足

回答ありがとうございます。
つまり人間がパラシュートで降下することは装備が十分なら可能だけれども実用的ではないということでしょうか？

回答No.3

goepi

まったく不可能ということはないでしょうがきびしいと思います。
というのも宇宙からパラシュート降下することを考えると、
当然宇宙では宇宙服を着用しなければならないわけでその装備ごと降下することになります。
また超高層大気は不安定であり、温度も約－１５０度から約１０００度（摂氏）とあらゆる環境に
耐えうる装備が必要で落下地点も正確に誘導するのは困難でしょう。
ですから、たとえば将来宇宙ステーションがもっと一般的なものとなったときに
その災害脱出用として類似のものが開発される可能性はあると思います。

回答No.2

a_kurokin

パラシュートによるブレーキが効き始める前に
ものすごいスピードになってしまい
大気との摩擦熱で丸焦げになってしまうと思います。

お礼

この一言に集約されていたんですね。
ありがとうございました。

補足

回答ありがとうございます。
自由落下してもそんなすごいスピードになるんですか？

回答No.1

CATV95II

宇宙から何らかの力で地球に向かって運動すれば、いずれ地球の重力につかまるでしょうが、大気圏を通過するのは難しいでしょうね。
有人ロケットなどは地球に帰還するときにはロケットから大きなパラシュートを出すこともありますが、もちろん大気圏を通過した後です。大気圏は摩擦熱がものすごいので、宇宙飛行士が単独で通過というのは難しいと思います。