スペースシャトルは秒速何キロまで加速できますか？

質問

例えばＮＡＳＡがスペースシャトルを発射してどんどん加速させたとして、今の技術でシャトルを秒速１５万ｋｍまで加速させることは可能でしょうか？また、将来的にはどうでしょうか？

回答No.2

First_Noel · ベストアンサー

推進剤（と推進機によっては電力も）がめちゃくちゃに途方も無く
非常に多くあればリクツの上では可能ですが，非現実的です．
シャトルの場合は，まず無理でしょう．

まだリクツの段階ですが，核融合推進でアルファ・デンタウリを
目指すと言うダイダロス計画の構想でも，（仮定は多いが）現実的な
計算をすれば光速の１０分の１程度を目安としているようです．

現状の技術ですぐにでも可能で，今までより最も速い速度まで
加速出来る推進原理としては，一見単純ですがしかし有効な
「ソーラーセイル」（太陽セイル，太陽ヨット，宇宙ヨットとも）と
呼ばれるものがあります．しかしこれでもボイジャーより速くなるが，
秒速何１０ｋｍと言うオーダーです．

人類が光速の何分の１とか言う速度を可能にするのは，
大変な技術革新の実現や未知の物理現象の発見などが
ないとすれば，恐らく１０００年後とかそんなレベルでは
ないかと，個人的には思います．
でも１００００年後には人類は恒星間に進出しているとも思います．
その場合の推進方法としては，もしかしたらスゴイ推進方法が
出来るのではなく，大型宇宙ステーションごと旅に出て，
何世代もかけて到達する，と言うものかも知れませんが．

参考URL：

http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Space/200107/20-1.html

お礼

どうもありがとうございます。ダイダロス計画なんて初めて聞きました。それでも人類はかなり先までいってる気がします。すごいです。

回答No.4

SCNK

現用のスペースシャトルでは、これ以上の改造は無理でしょうけども、古典物理学が当てはまる範囲では基本的にロケットの速度をいくらでも上昇させることは可能です。

ロケットの最終到達速度は燃料の比推力（燃料の噴射速度に影響を受ける値）と、燃料とそれ以外の重量の比である構造効率によって決まるのです。

燃料タンクを馬鹿でかくして、比推力の大きな燃料（すでにスペースシャトルは液体酸素と液体水素という化学ロケットでは最大の比推力となる燃料を使用している。ちなみに４３０秒位）を使えば到達速度を大きくできます。

たとえば噴射ガス（燃料の比推力でおおむねきまるが、ノズルの形状の影響も受ける。）の速度が１ｋｍ毎秒で、構造効率が９０％なら９ｋｍ毎秒まで加速されます。

でもこのままではほとんど全部が燃料タンクになってしまいますね。比推力も化学ロケットではこの辺が限界です。これを超えるためにはイオンロケットやプラズマロケットといった電気推進や、原子力ロケットが必要になります。

ただ賢い方法があって、惑星に牽引させて放り上げてもらう方法があります。これをスイングバイと言いますね。ただ私などは、あまりやりすぎると惑星の公転周期が変わってしまうのではと余計な心配もするのですけどね。

しかし流石に光速の半分ともなると古典物理学の範囲ではなくなってくるでしょう。もうこうなると相対性理論を持ち出さなくてはなりません。ロケットがどんどん重くなってしまうのです。それだけ構造効率を大きくしなくてはなりませんから大変ですね。

お礼

なるほど、かなり技術的な制約がかかってるんですね。専門的なことはあまりよく知らないんですが秒速１５万ｋｍというのは夢であることが良く分かりました。どうもご丁寧にありがとうございました。

回答No.3

himekou43-e

全くの素人考えですが・・
現在ボイジャー1号が、秒速約17kmで飛行しているそうで、この速度は「人類史上最高速」だそうです。↓
http://www.melma.com/mag/78/m00100578/a00000016.html
別のページでは、木星に向かうとき秒速約40kmという記述もありましたが・・
しかし、この速度はいわゆる「ロケットの噴射」によるのだけではなく、スイングバイ（フライバイとも）技術によって得られたものです。↓
http://spaceboy.nasda.go.jp/note/tansa/j/tan02c_j.html
スイングバイ技術を使えば相当加速できそうですが、速度が上がれば上がるほど当然超精密な姿勢（飛行方向）制御も必要でしょうし、有人飛行なら危険度（機体の損傷など）が極端に増大しそうです。
また無人探査機などでも、地球からその遠隔操作が可能か？という観点からしても、あと１ケタか２ケタがせいぜいかな？と思われます。

将来画期的なエンジンが開発されても、「光速の半分」というのは？がつきますねぇ・・

お礼

確かに？がつきますよねぇ。。。でもボイジャーもかなり速いんですね。日本のロケットにも頑張ってもらいたいです。ありがとうございました。

回答No.1

osamuy

一般的なロケットの到達速度は、比推力（推力と燃料消費率との比）と質量比（全体質量と、そこから推進材を除いた構造体質量との比）で決まります。
現在のところ、比推力は450secぐらいで、質量比が5（推進材が80%）ぐらいですから、その場合の最終的な到達速度は7km/sくらいです。これを比推力500sec & 質量比20に改良できたとしても、15km/sぐらいにしかなりません。

新しい物理法則が見つかるとかの飛躍的な革新がないかぎりは、シャトルで光速の半分を出すのは難しいかと。

参考URL：

http://spaceinfo.jaxa.jp/note/rocket/j/roc05_j.html