地球引力圏からの脱出と帰還

質問

Ｑ１：引力圏脱出の疑問
何故ロケットで高速スピードで上昇しなければならないのか？仮に航続距離が長いロケットエンジン搭載の戦闘機があったとすればマッハ以下のゆっくりスピードで脱出できないのでしょうか？　

Ｑ２：宇宙から地球への帰還の疑問
スペーシュシャトルみたいに大気圏再突入で猛烈なスピードでなくロケット逆噴射でゆっくり降下し地上に戻れないのか？

回答No.7

tetsumyi · ベストアンサー

航続距離が長いロケットエンジン搭載があったとすれば、ゆっくりしたスピードで脱出できますよ。
はやぶさがそれです。
はやぶさは地球周回軌道までロケットで落ち上げられましたがその軌道上では地上と殆んど同じ地球引力圏です。
ここから航続距離が長いイオンエンジンで速度を増して地球引力圏から脱出していとかわまで到達しました。
ただ、イオンエンジンは地上でいとかわを持ち上げるほどの力もないから地球周回軌道までロケットで加速しました。
地上から発射しようとすると何が起きるかと言えば、現在の化学ロケットではゆっくり燃やしても燃料自体の重さを地上周回軌道（通常の衛星軌道で地上の引力権から殆んど脱出してない）に持ち上げることだけで全て使い果たします。
それで化学燃料をはるかに超える核エネルギー等を使えばゆっくり上昇、ゆっくり下降も可能になるでしょう。
ただ核反応の放射線を防ぐ分厚いと壁大量の水は積めませんから、ものすごい放射線を浴びることになります。
安全な軽量のエネルギー源が見つかればできるでしょう。
ロケット逆噴射でゆっくり降下はアメリカの民間企業が実現しているようです。

お礼

納得です！！！。

回答No.6

t_ohta

＞　コストとか、燃料残量とかに関係なく理論的に可能かどうか知りたいだけです。

現在の技術では難しいでしょうね。

補足

物理学的理論では可能ということですね？

回答No.5

t_ohta

＞地表に猛烈なスピードで衝突しないようにロケット逆噴射でゆっくり降下できないのでしょうか？（燃料はたっぷりあると仮定して）

国際宇宙ステーションは7.66 km/s（27,576‬km/h）というスピードで飛行しています。
この国際宇宙ステーションを離れた宇宙船が地球に戻る場合、初速が27,576‬km/hですから、これを急激に減速すると搭乗者への衝撃が大きいので危険ですし、かといってゆっくり減速して低速になるのを待っているとその間に引力に引っ張られて地球に近づくので猛烈なスピードで大気圏に突入してしまいます。

お礼

ありがとうございます。
コストとか、燃料残量とかに関係なく理論的に可能かどうか知りたいだけです。

回答No.4

noname#252929

どっちも同じ理由です。

燃料をそんなに積めないからです。

引力圏脱出するのに、ゆっくりだと、燃料が多く必要になってしまいます。
その効率を考えた速度で脱出することを考えて居ます。

燃料を多く積めばその燃料の分重くなるのでさらに燃料が多く必要になり、その燃料を積むために機体の大きさを大きくしなければならず、機体が大きくなれば重くなるのでさらに燃料を多く積まなければなりません。

期間時も同じ話で、ゆっくり降りてくることを考えれば、その分ロケットの噴射のために燃料が必要になります。
まっすぐ入ってくれば落下速度で燃え尽きてしまいます。
その時に燃料を使って逆噴射するとなればその燃料を積んでいなければなりません。
この帰還時の燃料が増えれば、全体が重くなりますし、先に書いた脱出時の燃料がさらに増えるという悪循環になって行きます。

なので、脱出時、帰還時に最小の燃料で済むような考え方で設計されるからです。

お礼

ありがとうございます。
コストとか、燃料残量とかに関係なく理論的に可能かどうか知りたいだけです。

回答No.3

OKWave_77777

どちらもできます
ただし効率が悪すぎてお金がかかるからわざわざゆっくりとなどやらないのです
これを安上がりに実現できるのが軌道エレベータでありゆっくり上に持ち上げていけば引力圏脱出が可能でありゆっくり下に降りてくれば地上に戻れます

お礼

納得です！

回答No.2

t_ohta

1：地球の重力によって生じる引力に打ち勝たなければいけません。
地球が回っている影響で地表から飛び出した物体は弧を描いて飛んでいくので遠心力を利用して引力に打ち勝つことになり、そのバランスで遠心力が引力に打ち勝つ速度が秒速7.9km以上なので、この速度よりゆっくりでは引力に負けます。

2：宇宙で飛行している物体は地球の引力に打ち勝つために猛烈なスピードで地球を周回し遠心力を得ています。
その猛烈なスピードを少し緩めることで引力が勝り地球に降りてきますが、スピードを緩めすぎると落下速度が増して地表に猛烈なスピードで衝突してしまうので、安全に着地するには宇宙に居るときの猛烈なスピードをある程度維持しなければいけません。

補足

ありがとうございます。
＞その猛烈なスピードを少し緩めることで引力が勝り地球に降りてきますが、スピードを緩めす＞ぎると落下速度が増して地表に猛烈なスピードで衝突してしまうので、安全に着地するには宇＞宙に居るときの猛烈なスピードをある程度維持しなければいけません。
地表に猛烈なスピードで衝突しないようにロケット逆噴射でゆっくり降下できないのでしょうか？（燃料はたっぷりあると仮定して）

回答No.1

nerimaok

どちらも必要な燃料が増えるという問題