スペースシャトルは、旅行者が地球の強い引力から解放されるのに十分な高さまで到達できるように、非常に大きな速度を達成する必要があります。この速度は「脱出速度」として知られています。地球の場合、脱出速度の値は毎秒 11.2 キロメートル (25,020 mph) です。これは、軌道に乗るためにロケットを秒速 11.2 km で加速する必要があることを意味します。したがって、地球の引力から解放されるためには、ロケットが非常に高い速度を達成することが不可欠です。
先日、NASA のケネディ宇宙センターに着陸するスペース シャトル アトランティスのビデオを見ていると、頭の中に疑問が浮かびました。まっすぐ？
ロケットを打ち上げよう!
「ロケット打ち上げ」 ロケットの飛行における離陸段階である「」には、ロケットの打ち上げを容易にするために特別に設計された多くのハイテク機器が必要です.これは、ロケットの打ち上げについて考慮すべき重要なことの 1 つですが、もう 1 つは、非常に費用がかかるということです!
打ち上げ機械の主な機能はスペースシャトルを空中に飛ばすことだと思われるのに、飛行機のように滑走路で加速してから離陸させられないのはなぜでしょうか?その巨大な発射台を取り除き、代わりに滑走路を使用する方がより実行可能なオプションではないでしょうか?
軌道に乗せる
この質問に答えるには、まず、ロケットの打ち上げに関連する他のいくつかのことを理解する必要があります。打ち上げ後のロケット（スペースシャトルなど）の主な目的は、「軌道に乗せる」ことです。これは、ロケットが特定の経路を達成する必要があることを意味します。この場合、それは地球の周りの軌道です.
なぜロケットは軌道に乗る必要があるのですか?
軌道とは、ロケットが自身の速度 (地球の周りを公転する速度) と地球の引力との間で (ある種の) バランスを取る地球の周りの円軌道です。ロケットが軌道に到達すると、引力は十分に高くなり、地球の周りの円軌道にロックされたままになりますが、ロケットが地球に落下するのを防ぐために大量の燃料を消費する必要がないほど十分に低くなります.
ロケットはどのようにして軌道に乗るのですか?
ご覧のとおり、地球は重力を発揮し、地球から離れようとする、または逃げようとするすべての物体を引き下げます。したがって、地球の引力から解放されるためには、ロケットが非常に高い速度を達成することが不可欠です。
言い換えれば、ロケットは、旅行者が地球の強い引力から解放されるのに十分な高さに到達できるほど大きな速度を達成する必要があります。この速度は「脱出速度」として知られています。地球の場合、脱出速度の値は毎秒 11.2 キロメートル (25,020 mph) です。これは、軌道に乗るためにロケットを毎秒 11.2 キロメートルで加速する必要があることを意味します。
ロケットは打ち上げ後にどのように速く上昇するのですか?
ロケットを軌道に乗せるにはかなりの速度が必要であることが確立されていますが、どうやってロケットにそのような巨大な垂直速度を与えるのでしょうか?
スペース シャトルのメイン エンジンと 2 つの固体ブースターは、高い垂直速度を得るために必要な推力を提供します
スペース シャトルの打ち上げに必要な推力は、2 つの固体ロケットと 3 つのスペース シャトル エンジンによって供給されます。 、すべてリフトオフ中に動作します。 NASA によると、2 つの固体ブースターによって提供される推力は 660 万ポンドですが、シャトルの 3 つのエンジンはほぼ 120 万ポンド相当の推力を提供します。これは、打ち上げ中の総推力が 780 万ポンドであることを意味します!
これほど強力な推進力だけが、信じられないほどの高速でシャトルを空中に打ち上げることができます。垂直上昇は最初はゆっくりです。シャトルが 100 mph (161 kmph) の速度に達するのに 8 秒かかります。しかし、燃料が急速に消費されると、シャトルは急速に上昇し、飛行の最初の 1 分の終わりまでに、時速 1,000 マイル (1,609 kmph) の驚異的な速度に達します! (出典)
では、なぜロケットは飛行機のように離陸しないのでしょうか?
脱出速度とそれを非常に速く軌道に乗せることの重要性についてすべて知ったので、飛行機が滑走路から離陸するようにロケットが離陸しない理由を理解するのは非常に簡単です.その背後にはいくつかの理由があります。主に、飛行機は時速 500 ～ 600 マイルより速く移動しないためです。しかし、スペースシャトルのパイロットはできるだけ早く大気圏から脱出したいと考えており、そのためには非常に高い速度が必要です。スペースシャトルの打ち上げでは、数秒で莫大な速度を達成したいため、大きな外部水素タンクと燃料ブースターを使用するのはそのためです
宇宙船に取り付けられ、空気を介して上昇するための外部タンク
もちろん、低速で大気圏を脱出し、垂直上昇により多くの時間を費やすこともできますが、それには大量の燃料が必要になります。実際、信じられないほどの量です。ロケットを宇宙に打ち上げるこのような方法は、技術的にも財政的にも非常に避けられないでしょう.
潜在的な落とし穴
NASA によると、現在の技術を使用した場合、スペースシャトルの打ち上げにかかる平均コストは、1 ミッションあたり約 4 億 5,000 万ドルです。しかし、追加のブースター (またはより多くの燃料) を追加して、空気中の上昇中に持続的な推力を提供すると (飛行機スタイルの打ち上げの場合)、打ち上げのコストは言葉の本当の意味で急上昇します.
また、他の技術的な影響も考慮する必要があります。たとえば、スペースシャトルは打ち上げ時にすでに 204 万キログラム (450 万ポンド) を超えています。では、打ち上げのコストを大幅に引き上げることなく、その重量にどれだけの燃料を追加できるでしょうか?
スペースシャトルのずんぐりした翼は、飛行機のように飛ばすためのものではありません
さらに、スペースシャトルのずんぐりした翼は、飛行機のように持ち上げるようには設計されていません。代わりに、再突入時の制御されたアプローチの促進など、他の多くの機能のために存在します。 (スペースシャトルの翼の機能の詳細については、ここをクリックしてください)。
全体として、スペースシャトルを飛行機のように滑走路から離陸させることは、まったくばかげたアイデアではありませんが、そのような打ち上げの技術的影響は非常に複雑であり、関連するコストは、従来の垂直発射。
画像ソース:www.nasa.gov
したがって、巨大なガスと煙の雲を残して発射台から垂直に発射されるロケットのビジュアルはここにとどまっているようです.
