墜落したＮＡＳＡのカプセルの落下速度について

質問

NASAの無人探査機ジェネシスが宇宙で集めたサンプル入りのカプセルのパラシュートが開かず、高速で地面に落下しました。
落下速度はニュースにより時速１５０キロから３００キロとまちまちです。
しかしいずれにせよ新幹線程度のスピードしかありません。
あの大きさ、あの大きさからして、成層圏から落下したにして遅すぎるとおもうのですが、これには理由があるのでしょうか？

成層圏から自然落下した場合の速度は通常どれくらいになるのでしょうか？
流星などは燃え尽きるので相当速い印象があります。
一方で雨などは落下地点が低いせいでしょが、とても遅い気がします。
地球には空気があるので、空気抵抗により、一定以上の速度にはならないのでしょうか？

回答No.2

SCNK · ベストアンサー

大気圏への突入角度の問題なんでしょう。急角度で突入すれば減速は少なく、速いまま落下するでしょうし、緩角度なら減速は大きいはずです。このあたりの話はアポロの帰還のときにも話題になりましたね。

もし有人カプセルで減速が効かなかったら、落下傘など開けないですから、カプセルの空気抵抗だけでかなりのところまで減速できるのでしょう。そういえば落下傘が絡まって開かなかった事故がソ連でありましたね。フルシチョフが、カプセルの落下中に、飛行士にソ連の英雄と称えた交信を米国が傍受した有名な事故です。話ができるくらいの落下速度だった証拠ですね。

おそらく徐々に軌道を下げて、少しずつ減速したんでしょう。たとえば大陸間弾道ミサイルの弾頭などは低軌道衛星などより、かなり高い高度から急角度で落下してきますが、今回の衛星の回収では長い時間をかけて空気をブレーキとして減速したと思います。

大気中での落下では、空気抵抗と重力がつりあったところで終末速度となります。空気抵抗は形状などによってかなり変わりますから簡単にはいえませんが、人間が大の字になって落下すると大体２００ｋｍ／ｈぐらいになるそうですよ。秒速だと５０ｍ毎秒ぐらいですから、強力な台風の風速ぐらいですね。

むしろ私には落下速度よりもヘリで回収することの方が無謀に思えます。落下傘がローターのダウンウォッシュで煽られますし、ローターそのものが邪魔になりますからね。米空軍はＭＣー１３０を使うんですけどね。

お礼

ありがとうございます。
突入角度が問題になるとは知りませんでした。
大気圏で宇宙船が燃え尽きてしまううんぬんの話がありますが、あれは角度の問題だったのですね。

そういえば、映画の宇宙からの帰還ものでは、大気圏に突入したあと数十秒だけ通信が途切れるシーンがあります。
再び通信ができて、みんな大喜びする見せどころです。
あれは速度が速すぎて、最新技術をもってしても通信できないのでしょうね。

＞むしろ私には落下速度よりもヘリで回収することの方が無謀に思えます。

　火星探査機のようにエアバック方式でよかったのではないでしょうか？
　最後の最後で大金をムダにしてしまいました。

回答No.4

Teleskope

私はパラシュートシステムでなく、形状をもう少し減速するようにして、巨大キャッチャーミットシステムにすべきだと思いましたね、だって300kmだったら松坂投手なんかのたった2倍じゃないですか。

回答No.3

snow023

流星もカプセルも地球大気に突入してくるときは非常に速いです．しかし，地表に達するときにも，その速さでいるわけではありません．例えば，流星は燃え尽きると（燃え尽きるという表現はあまりただしくありませんが）言われていますが，実は流星塵というのが地表まで降ってきます．しかし，それの地表付近での落下速度はせいぜいそこら辺のほこりと同じくらいでしょう．というわけで，前のお二方も書いていらっしゃいますが，終わりの速度が問題になります．突入角はあまり関係ないと思います．突入角で変わるのは減速する速さ，すなわち加速度だけだと思います．地球大気どころでは十分に減速できないような，物体の場合は話が別ですが．

ちなみに，ヘリで回収するのは無謀ではないと思います．参考URLの写真にもあるとおり，練習では成功しているようなので．確かに，難しいでしょうがパラシュートが開いていれば何とかなっていたと思います．

参考URL：

http://www.genesismission.org/mission/recgallery_photos_air.html

回答No.1

silpheed7

空気抵抗がありますから、最終速度はそんな物でしょう。

雨粒も空気抵抗により、最終速度はあまり速くありません。

お礼

ありがとうございます。