• ベストアンサー
  • 困ってます

ロケットの耐久度

ブラックホールにロケットが突っ込んでいくと、やがて潮汐力が かかりロケットは壊れてしまうと思います。 10太陽質量くらいのブラックホールに近づいていくロケットは 無事に(壊れることなく)事象の地平面をこえられるかどうか、 ロケットの長さ、質量、耐久度を自分で設定して答えなさい。 という問題があるんですが、長さや質量はウィキペディアかなんかで 代表的なロケットの値がわかるんですが、耐久度というのはどれくらい に設定すればいいか全然わかりません。 現代の技術ではありえないような耐久度でも適当に設定して答えても いいんでしょうが、実際のところはどれくらいなのか教えていただき たいです。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数2
  • 閲覧数561
  • ありがとう数3

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.1

ロケットは、普通は、必要な耐久度ぎりぎりに作ってあります。そうしないと重くなって燃料の無駄ですので。 で、想定している力ぎりぎりまでは耐えて、それよりもちょっとでも大きな力がかかったら全ての部品が同時に一気に破壊して粉々になる、というのが最良の設計です。もしある部品だけが先に壊れるのであれば、他の部品の強度がありすぎる(もっと軽量化できるはず)ということです。 ここらへんの考え方は、エレベータ(安全係数=10以上)なんかとは 全く違います。ロケットは安全係数はせいぜい1.1程度でしょう。(飛行機で、1.3~1.5程度) で、必要な耐久度は、地球から打ちあげることを想定すると、大気中を高速で飛んでいくことによる空気抵抗が一番大きなものになります。 スペースシャトルの打ち上げ時にかかる空気抵抗の大きさの推移が下にのってます。 http://www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0025.shtml 空気抵抗が最大になるのは、高度40kmくらいのときで、圧力が、700lb/ft^2 = 3.5トン/m^2 といったところでしょうかね。 ロケットは、この力に耐えるぎりぎりに作られているはずです。 もし、ロケットを地球からではなくて、月から打ちあげることにすれば、空気抵抗がほとんどないので、打ち上げ時に加速によるGにだけ耐えればいいんで、もっとずっと軽くできるはずです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

安全係数という言葉は初めて目にしましたし、難しい話はよくわから ないのですが、簡単に言うとロケットはだいぶ壊れやすく設計されて いるということでしょうか。 私はスペースシャトルなどはとても頑丈に作られているのだろうなと 思っていましたので、このお話はとても新鮮で興味深いと感じました。 参考ベージありがとうございます。しかし私はそれほど英語が得意では ないので^_^; 時間があるときに辞書を片手に読んでみようと思います。 ご回答本当にありがとうございました。

関連するQ&A

  • ブラックホール

    ブラックホールにおいて物体は、潮汐力によって素粒子レベルまで破壊されるとwikiにあったのを見て気になったことがあるので質問しました。地球における潮汐力は太陽と月の引力云々が原因だと思ってるのですが、ブラックホールにおける潮汐力はどのようにしてひきおこされるのですか?あほな質問でしたらごめんなさい(笑) また、どうしてブラックホールでの潮汐力は大きくなるんでしょうか?お願いします。

  • 潮汐力の大きさ

    wikipediaや『力学-新しい視点にたって』を見ると、太陽と地球の中心を結ぶ線上の潮汐力は、  2GMr/d^3 で表されています(M:太陽の質量、r:地球の半径、d:太陽と地球の距離)。しかし、太陽から遠い地点では、遠心力>引力であり、太陽に近い地点では、引力>遠心力と考えて計算すると、潮汐力は、  3GMr/d~3 と1.5倍となってしまいます。なぜ正しい答えがえられないのでしょうか。つりあいの問題として考えてはいけない?  

  • 人間がブラックホールに吸い込まれたら

    人間がブラックホールに吸い込まれたら 潮汐力により身体が千切れるそうですが 下に引っ張られるのはブラックホールの重力によるものだと思いますが 反対側に引っ張られるのは何故ですか? また、質量の大きいブラックホールに入ると 外からは止まっているように見えるそうですが 何故時間の流れが遅くなるのですか? 重量が大きいなら急速に落下していくのだと思うのですが

その他の回答 (1)

  • 回答No.2

現在の技術で作れるもっとも頑丈な物質を想定してはいかがでしょう。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 現在の技術で作れるもっとも頑丈な物質ですか・・・ 潮汐力は引っ張る力ですので、引っ張る方向に強い物質ですよね・・・ すいません、私はそういうのにあまり詳しくないので^_^; もしご存知でしたら教えていただけるとありがたいです。 厚かましくて申し訳ありませんm(__)m

関連するQ&A

  • ブラックホールのシュヴァルツシルト半径付近で

    ブラックホールのシュヴァルツシルト半径では脱出速度が光速に等しくなるため、内側からは光も脱出できず、そこが「事象の地平面」になるということですが、シュヴァルツシルト半径上を公転する物体があれば、その速度は第一宇宙速度と第二宇宙速度の比で光速の 1/√2 倍になるのでしょうか? そうだとして、この公転を少し楕円にすると、周回ごとに事象の地平面の内側に入ったり外側に出たりすることができるのでしょうか? また、事象の地平面の僅かに内側を公転する物体から、僅かに外側を公転する物体に到達するための初速度はそれほど大きくなくてすむような気がするのですが、このように内側から外側に到達できるのでしょうか? 多分なにか違うのだろうと思いますが…。 事象の地平面の付近では重力のため、外部から見た時間は無限に引き伸ばされるということだったと思います。太陽質量の10^12倍程度の超巨大ブラックホールを考えた場合、シュヴァルツシルト半径では地球上の重力加速度とさして変わらないオーダーになると思いますが(違っているかもしれません)、その場合も同様なのでしょうか?

  • あれからブラックホールはどうなったの?

    今年の春頃に、NASAのエックス線観測衛星直径が“史上最小のブラックホール”(25km)を発見したと発表して以来、話題も少ないような・・・ 地球に接近中のブラックホールもあると言うのに、どうなったんでしょうか? 過去にも2005年にはチャンドラX線観測衛星が、M74銀河に約10,000太陽質量という中間質量ブラックホールを発見し、 今年になってクエーサー(OJ 287)が太陽質量の180億倍と1億倍の大きなブラックホール同士の連星系だと公表したはずなんですけど? ;^^宇宙人の侵略よりも、ブラックホールの方が怖いと思うので気になって仕方がありません。 「大丈夫なら大丈夫だと言って!」 変な質問ですが、判る方に教えて頂きたいです。

  • 観測可能な宇宙の総質量?

    観測可能な宇宙の総質量は有限でしょうか、それとも無限の質量をもつのでしょうか。 Wikipediaの記述などを呼んでいると、両説が併存しているようです。 [質量有限説] ・観測可能な宇宙内の星の推定総数は9×10の21乗(=90垓)個となる。 ・太陽の質量(2×10の30乗 kg)を平均太陽質量(矮星の多さと、太陽より質量の大きな星の数はつりあっているとする)とし、星の総数を10の22乗個とすれば、観測可能な宇宙の星の総質量は3×10の52乗 kgとなる ・観測可能な宇宙の総質量の5%未満が星などの可視的な物質で構成されており、残りは暗黒物質やダーク・エネルギーが占めていると予測される。 ・つまり5%が3×10の52乗 kgだから、観測可能宇宙の総質量は3×10の52乗 kgの20倍ほどの有限値と理解される。 [質量無限説] ・観測可能な宇宙の中にブラックホールがあると考えられる。 ・ブラックホールの中心は密度が無限大と考えられる ・密度=質量/容積において、容積はゼロを取れないので、質量が無限であることを示す。 ・ブラックホールが質量無限であれば、そのブラックホールを含む観測可能宇宙の質量も無限である。 御見識のある方々より、観測可能宇宙の質量有限説、あるいは質量無限説のいずれかをご説明いただけるとありがたいです。

  • 数学

    数学 (1)中性子星の質量は、太陽質量の約1.4倍である。中性子星の質量密度は何g/cm^3か。ただし、中性子星の形は半径10kmの完全な球としてよい。なお、太陽の質量は2.0×10^30kgである。 (2)中性子星の質量密度では、一辺の長さが1mmの立方体当たり何kgの質量があることになるか。 以上の2問です!お願いします!

  • 惑星の公転と自転の向きが同じ理由について

    すでに「惑星の自転方向」という質問がされていますが、いま一つ理解できず、リンクも切れていますので、質問いたします。 http://okwave.jp/qa/q1070545.html 太陽系の金星と天王星以外の惑星は公転と同じ向きに自転していますが、太陽系形成の過程でなぜ同じ向きになるのかが理解できません。原始太陽系星雲が太陽の周りを太陽の自転と同じ向きに回っているときは、太陽から遠い外側よりも内側のほうが早いスピードでガスが動くので、その速度差を考えると、惑星の種は公転とは逆向きに自転すると考えられます。(実際、NHKのコズミックフロントかなにかで原始太陽系星雲から惑星が生まれる様子を放送していましたが、そのCGでも惑星の種は逆回転しながら大きくなっていました。) ネットを見ると「惑星が公転方向に自転した方が潮汐力による変形は自転一回分少なくて済むので同じ向きなる」というのも見つかりましたが、土星の場合公転周期は約30年なので、30年に自転1回分少ないくらいで、約10時間の自転周期になるとはとても思えません。逆に、Wikipediaの「自転と公転の同期」を見る限り、潮汐力は回転を遅くする方向に働く、とも読めます。 いかがでしょうか。ご存知の方ががいらっしゃいましたら、ご回答の程、宜しくお願いいたします。

  • ブラックホールを伴う連星系の生成過程は?

       有名な、はくちょう座のX1を初めとして、ブラックホールと推測される天体が連星系を形成しているケースが複数発見されていますが、これらの連星系はどのように形成されたのでしょうか? 現在定説とされる恒星の進化(成長)モデルでは、ブラックホールとなる大質量の恒星は、重量崩壊の前段階で、 赤色超巨星 → 超新星 という過程を通るはずで、近傍に存在する恒星は、この超新星爆発の際に「巻き添え」を食って、一緒に吹き飛ばされるか、遠方にはじき飛ばされると思うのです。  にも関わらず、潮汐力の強い影響を受けるほどの至近距離を公転する伴星が存在しているということは、これらは元来の連星系ではなく、元々別の場所で単独に存在した2つの星が偶然接近した際に互いの重力で捕捉し合って連星系を形成した、と考えないと説明が付かないと思うのですが、この推論は妥当でしょうか?  連星のペアの一つが「中性子星」の場合も同様の疑問が生じますが、同じ解釈でよいのでしょうか?  

  • ブラックホールってなんですか?

    ブラックホールに星が飲み込まれた瞬間の動画を見ました。 天体のことは何も知らないので、小学館の図鑑などを読んで、 ブラックホールについて調べてみたのですが、よくわかりません。 そんな素人の頭で考えてみたのですが、いくつか質問させてください。 (1) ブラックホールは太陽よりも質量の大きな星が、「重力崩壊」を起こしてできるそうですが、   重力崩壊でその星が内部に向かって収縮していき、宇宙空間のある一点に、   光も抜け出せないほどの、ものすごい重力が集まった場所ができるという意味ですか?        ブラックホールは「黒い穴」という意味ですが、   「穴」はふつう平面に、ある方向を向いて開いているので、   宇宙空間に「穴」があるといわれても、あまりよくイメージできないのです。   他にも、座布団の上に重たい物を置くとまわりが沈み込むように、   宇宙空間が重力で歪められるという説明もありますが、   座布団だって平面なので、宇宙空間には通用しないと思うのですが。   そんな風に空間が歪むとしたら、宇宙では一方向にだけ歪むのではないと思いますし、      宇宙のどこか一点を囲む、ものすごい重力で歪められた無数の面の行きつく先が   ブラックホールかもしれないと思うのですがどうなのでしょうか。   私としては、ブラックホールとは「穴」というよりも、宇宙空間にある、   時間も空間も歪めてしまう物凄い重力の集中した「点」のようにしか想像できないんです。   素人の考えです。間違いを指摘していただけないでしょうか? (2) ブラックホールの想像図といえば、巨大なガスの円盤が中心に向かって渦をまき、   中心から回転軸の両方向にジェットが噴射している絵だと思いますが、この円盤についてです。      何でできているのですか? バラバラになった星のカケラやガスでしょうか?   どちらの方向にまわっているのですか? 大きさや温度はどのくらいになりますか?      この円盤はイメージ図では色つきで描かれますが、可視光で観測されるのですか?    写真などは、X線で撮影したものに色をつけたのだと思っていたのですが・・・?     また、円盤というのは多少ふくらみがあるけれど平盤なものだと思うのですが、   この円盤はブラックホールのどの面にできるのですか?    ブラッホールの回転軸とは垂直の方向でしょうか?   このように円盤を形成しながら中心に落ちてゆくなら「穴」のイメージになりますが、       この円盤は、すでに「事象の地平面」の内側になっているのでしょうか?   それとも円盤のなかのどこかに、「事象の地平面」があるのでしょうか?     (「事象の地平面」といのはどういうものか、まったくイメージできませんが・・・) (3) 星を飲み込むブラックホールの動画ですが・・・     http://www.gizmodo.jp/2011/08/nasajaxa.html?__from=mixi    恒星がブラックホールによって破壊され、吸い込まれるのは、    この映像のようにあっという間なのですか?    それとも、ある程度の時間がかかるのでしょうか?       宇宙には興味があるのですが難しくて分かりません。 ただ「いつか地球が飲み込まれる」という恐怖のイメージだけを持っているのも おかしいと思ったので、恥を忍んで質問させていただきました。 ご教示、よろしくお願いいたします。

  • 宇宙シャボン玉の原液形状と宇宙エレベータの成否

     シャボン玉の原液が瓶からこぼれて、そのまま宇宙船ISS内で遊泳したらどのような形状になるのでしょうか。揺れ動き、ゆれ弾む球となるだろうとおもいます。実際はどうだったでしょうか教えてください。  そしてその現象が宇宙(軌道)エレベータ構想に関係するか教えてください。現象が宇宙(軌道)エレベータの建設と運営の根幹に応用される潮汐力とのかかわりについてあなたの考えを教えてください。  宇宙(軌道)エレベータは成功するか失敗するかお考えを教えてください。  山崎・古川両名の宇宙飛行士さんが宇宙ステーションISSの実験でシャボン玉を膨らませ、地上と違って宇宙では均一なシャボン膜ができ、着色や膜厚が均一で、薄い膜の弱い部分が生じにくく、膜の破れる要因がないために寿命の長いシャボンだまができたそうです。  みるとシャボン玉の形状はほぼまん丸のゆれ弾む球となっていました。  宇宙にも重力が地球から届いていますので、シャボン玉の寿命や膜の均一均質性に影響しそうですが、次の理由で地上とは異なり、膜質の悪化がないそうです。  宇宙ステーションISSの物体では周回軌道接線方向の速度から生まれた遠心力があり、その遠心力と釣り合う向心力を重力が果たす。このときには重心を1つの作用点にひとくみの向心力と遠心力が同じ大きさで、鉛直線上に反対向きに働くので力同士がつり合う。釣り合うので重心は移動運動しない。遠心向心の一対の力2つは作用点がひとつなので、物体にかかった向心力と遠心力が原因の回転運動は発生しない。  このため膜液が鉛直下方に集中する地上と異なり、ISS内では膜液の厚みや膜質が均一なシャボンだまになるそうです。  ではシャボン玉の原液が瓶からこぼれて、そのままISS内を遊泳したらどのような形状になるのでしょうか。その観察について確たる報告はないようです。 原液はシャボン玉の挙動とおなじく揺れ動き、ゆれ弾む球となるだろうとおもいます。実際はどうだったでしょうか教えてください。  そしてこの現象が宇宙(軌道)エレベータの成否を握るように私は考えます。  宇宙(軌道)エレベータ構想の、成功、または失敗について、あなたの予想と、あなたの考える根拠となる原理を教えてください。  原液の球はなにかの動きに押されてシャボン玉と同じように揺れ動き弾みますが、待っていればそのうち静止します。そのときの原液のしずくの形状は楕円体でしょうか、それとも球でしょうか。私は球だと予想します。実際はどうでしょう教えてください。  もし原液の形状が楕円体となるなら、宇宙(軌道)エレベータは成功するでしょう。  これを考えて私は宇宙(軌道)エレベータの失敗を予想しています。  宇宙(軌道)エレベータが成功するなら原液は楕円体となるだけではなく、水あめや、蜂蜜が垂れ流れる形状と同じに、原液は連続して鉛直に垂れ流れてゆくはずです。  だから原液が球体形状なら宇宙(軌道)エレベータは失敗すると考えます。わたしは宇宙(軌道)エレベータ構想を失敗と考えます。  詳しくいうと、宇宙(軌道)エレベータ建設推進派は潮汐力を建設と運用に応用するそうです。  もし潮汐力が建設や荷役などの運用に応用できるなら、その潮汐力はISSでも原液や石鹸液を蜂蜜が垂れ流れるように、連続して鉛直に垂れ流れさせるだろうから失敗と考えるのです。  潮汐力は物理の原理なのでいかなる場合にも同一に働き同じ現象をあらわします。  しかし、その原理はこのような宇宙(軌道)エレベータに応用できるでしょうか。  適用を宇宙(軌道)エレベータ建設推進派はまちがえているようです。  潮汐力は一塊の物体において形状をひずませ、物体の元の形状が球体なら楕円体にひずませます。たとえば地球の潮汐現象は月と地球と太陽の引力によるそのなか2つを選ぶ1対の組が起こす、楕円体への変形です。  潮汐力の変形力は物体の界面(表面、地平面、海面)に作用点をもち、重心を含む同一線上に同じ大きさで、向きの異なる一対の力を生じます。  したがって一対の力から回転もせず、界面の作用点は移動も連結もできず、ほかの物体に力を移動することはありません。  でも潮汐力においては力の大きさは対の2個の塊の辺長や径という長さのスケールが大きいほど、大きくなります。   宇宙(軌道)エレベータは辺長や径の数十メートルから数百メートルの形状の地上基地と、静止衛星と、カウンターウェイトの3体からできた構造です。 3体はそれぞれテザーという縄でむすばれます。テザーの長さは数100kmから数万kmになるそうです。 この数万kmというスケールが潮汐力の大きさになると宇宙(軌道)エレベータ建設推進派は考えているようです。  できません。次の場面を想像し考えてみてください。縄なら先端のフックと物体に用意した耳輪間を引っ掛けて結ぶこともできるでしょう。縄の取り付けはワンタッチです。  宇宙(軌道)エレベータの3体を結ぶ瞬間、縄の取り付け前になかった力が、縄の取り付け後その瞬間から生まれるでしょうか。結ぶ前にはそれぞれ1体ごとにそれぞれが一定の潮汐力で一定にひずんでいるでしょう。3体を縄で結んだ後、突然それぞれの潮汐力は変化するでしょうか。  宇宙(軌道)エレベータの3体はどれも推進エンジンを持っていません。3体はどれも地球の周回軌道上にあるのですが、3体がそれぞれ別個の慣性運動をしているとすれば、結んだ瞬間衝撃を発生します。でも衝撃が収まったあとは3体合成の慣性運動をします。地上の物体がそうであるように3体別個の潮汐現象は結合前もあとも同一に変わるものではないでしょう。時間がたつと形状は新体操で振るリボンのように、宇宙(軌道)エレベータは地球に巻きついていくでしょう。  

  • 人間は消えゆくか 永遠へと繋がってゆくか?

    人間の本性とはなんでしょう。エゴであり幸せを求める心であり、愛であるかもしれません。 それは自己保存のためであり人間の進化のためかもしれません。 では宇宙の流れはどうでしょうか。 今分かっている限りでは、ビッグバーンで始まった宇宙はブラックホールの蒸発で潰えそうです。 では人間と宇宙の関係はどうでしょう。 今のところ人間は太陽に照らされて舞い上がった土ぼこりの渦のようなものかもしれません。 太陽とともにあるいは原子力とともに燃え尽きる運命のようにも見えます。 しかし私達はここで考えなければなりません。 40億年という生命の営みとそこに生まれた魂が求めているものは何かということをです。 宇宙のエネルギーは循環するか、そこを離れて崩壊、散逸するかです。 でもその散逸するエネルギーを吸収してリサイクルすることが出来たら、 宇宙の流れと人間の運命は変わると思います。 尤も物理学ではこれを熱力学の第二法則〈エントロピー増大則〉をもって無理なことだとしています。 私は今その法則の例外を探しているのです。 国立天文台は1995年、銀河M106に太陽質量の3600万倍の巨大ブラックホールを発見したと発表しています。 その他ダークマター クエーサー パルサーなど宇宙には色んな個性を持ったエネルギーが存在します。 エネルギー : 物体が物理的な仕事をすることのできる能力。力学的エネルギー(運動エネルギーと位置エネルギー)のほか、化学・電磁気・熱・光・原子などの各エネルギーがある。さらに相対性理論によれば、質量そのものもエネルギーの一形態である(物質 原子・分子もエネルギーで出来ている) 今 ビッグバン理論や相対性理論が見直されていますが わが意を得たりです。ダークエネルギーと言うのも甚だ疑問です。  ヒッグス粒子のヒッグス場によって質量が生じると考えられる今 それでも原理は変わらないと考えています。 人間はどうなる運命にあるのでしょうか?

  • 1段式ロケットと2段式ロケットの違い

    宇宙ロケットを多段式にする(途中で分離する)ようにすると1段式ロケットより大きなペイロード(荷物)を軌道に投入できるそうですがなぜですか?