廃棄処分の人工衛星はなぜ地球に落とす？

質問

ミールの墜落処分について以前似たような質問がありました。そのときの回答は、引力圏から離脱する為には、11km/sの速度が必要とのことでした。

そこで質問ですが、（私の稚拙な憶測に基づく質問で恐縮です）
人工衛星というのは普通の状態で、引力と遠心力がつりあっているから落ちないのだと思います。従って、速度を上げなくても、人工衛星の軌道半径を大きくしてあげれば、つりあい状態が崩れて遠心力により宇宙空間に飛んでいってしまうのではないでしょうか？
回転半径を上げるときも、通常は力の平衡状態なのだから、ちょっとした力を加えてあげれば簡単に軌道半径が大きくなるのではないかと思いますがいかがでしょうか？

回答No.10

JIMI

盛り上がっているようなので顔をだしてみました。
円軌道を描いている場合、衛星に働く力は引力、遠心力のみですが、軌道半径が広がるような軌道を描き出したとたんに、引力、遠心力のほかにもうひとつ力が加わることになります。このもうひとつの力により衛星の速度が減少し楕円軌道を描くようになるのです。詳しく解説すると・・・

軌道半径をちょっとだけ大きくしたとします。すると衛星の軌道は、今までの円軌道（引力と遠心力の釣り合う円軌道）の接線方向に対しある角度をもった軌道に変わります。軌道半径は大きくなりますが、ある角度をもつため遠心力の方向が衛星の進行方向とは逆の方向にややずれることになります。従って、引力とこの遠心力とのベクトル和で衛星の進行方向とは逆向きの力が衛星に加わることになります。という事は、衛星の速度が遅くなっていきます。ご承知のように遠心力は速度の2乗に比例しますので、速度が落ちれば遠心力は急激に落ちることになります。したがって引力に引き寄せられて再び軌道半径が小さくなる、という楕円軌道を描くのです。
渦巻き状の軌道を描くためには、衛星の進行方向とは逆向きに働く力と同じ推力を永遠と与えていなければならないのです。それは出来ないので地球に落とした、という感じではないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございます。
イメージしやすい回答で分かりやすかったです。