宇宙飛行士は息を吸ったり吐いたりして移動出来るのか

質問

無重力状態にいる宇宙飛行士は、息を吸ったり吐いたりして、身体を移動出来るのでしょうか。

回答No.6

jun1038 · ベストアンサー

こんばんは。

いくつかの仮定をして、おおざっぱですみませんが、量的な計算をしてみました。

まず、宇宙飛行士は宇宙船の中でヘルメットを脱ぎ宇宙服を着ていません。
（ヘルメットを含め完全に宇宙服を着ていて
　空気がその外に出ないと、
　息を吐いてもその力は、
　いわば系の内部の力すなわち「内力」となって
　系（この場合は宇宙服と宇宙飛行士と宇宙服内部の空気）
　の運動状態を変えません。）

空気の密度を、1.3kg/m3、
一回で排出される空気の量を、２リットルすなわち2.0×10-3m3、
その速さを、100m/s
（ネットで検索したら
　せきやくしゃみの速さはときに200から300m/sになる、
　というサイトがあったので、こんな値にしてみました）、
宇宙飛行士の体重（この場合は質量）を52kgとすると、

運動量保存則により、
一回の「吐く」の反動で得られる宇宙飛行士の速さは5.0×10-3m/s、
すなわち毎秒５ミリメートルほどとなりました。
吐く速さが１０分の１の10m/sなら得られる速さも１０分の１となり、
毎秒０．５ミリメートルです。

（計算途中の単位が文字化けしているかも知れませんが
　この結果はおそらくご覧になれていると思います。
　答えは合っていると思いますが眠い頭で考えたので
　思い違いや計算間違いをしているかも知れません。
　どなたかのコメントを別回答で期待します。）

吸う時にゆっくりといろいろな方向から吸い、
吐くときは勢いよく一定の方向に吐くようようなイメージ
（前の回答者の方もおっしゃっていたような水中のクラゲ、
　あるいは勢いよく水を吐き出して進むイカのようなイメージ）なら、
これくらいの推力は得られそうです。

何回も吐けばその度に加速度を生じてかなりの速さにもなりそうですが、
その反面、宇宙船内の空気抵抗の影響で、
何回もやってもせいぜいその速さを維持するくらいしかできないかも知れません。
そのあたりの計算はもっと詳しい方にお願いしたいと思います。

なお、重心をはずしている場合、
慣性や空気抵抗などによる回転運動が生じ、
空気を吐くことによる移動の効果はやや低減するとは思いますが、
宇宙飛行士の体というこの場合の「系」に対して
外力と言える推進力がはたらいているので、
進むこと自体はできると思います。

また、止まる時は向きを反対にして逆方向に吐く必要がありそうですが、
宇宙船内で宇宙飛行士は体をねじりながら手を伸ばしたり曲げたりしたりして
慣性モーメントを変えることにより、比較的楽に反対向きになれそうです。
（空気中でネコが向きを変えられるイメージ。）

それでは。

回答No.5

manno1966

追加

宇宙で、宇宙服を着ないままで、顔を真空にさらしたままで息を勢い良く吐き出せば、それで推進力を得られる可能性はあります。

回答No.4

jusimatsu

ベクトルが重心を貫かないから、回転するだけで終わっちゃうんじゃないですかね。

回答No.3

manno1966

> 息を吸ったり吐いたりして、身体を移動出来るのでしょうか
ほぼ無理でしょう。

息を吐くと、体は後ろに進む方向の力が働きますが、その息が宇宙服のヘルメットにぶつかり、前の方向に進む力が働きます。
結果相互の力がほぼ釣り合う形になるでしょう。

吸う時も同じで、気圧変化で引っ張る力が宇宙服との間で発生して、やはり釣り合う形になるでしょう。

回答No.2

植松 一三（@jf2kgu）

質量不変の法則からほとんど無理でしょう
宇宙では、無重量の為に重さは有りませんが
質量自体は変わりません
ですから宇宙船の中では重たいものに関しては、ゆっくり動かします
最初動かしてしまうと、今度は停まる時に質量におおじた力が必要です
宇宙飛行士が、宙に浮いて、勢いだけで左右に回ろうとした画像見たこと有りませんか？
かなり本気で運動しないと、作用反作用で回転できません
その事から考えると、
人体に感じられない程度の、移動は有るかもしれませんが、ほとんど判らないでしょう

回答No.1

Cupper-2

できないことは無いでしょうが、現実的ではありませんね。

ゆっくり息を吸い込み、勢いよくはき出すことで反動を得て移動することは可能と思われます。
例を上げるなら、水中のクラゲの泳ぎ方かな。

現実的で無い理由は、呼吸による反動と慣性の関係があるからです。
それは質問者さんも気づいていると思うんですけどどうでしょう。