地球を飛び出し宇宙へ行くための方法

 1月21日のブログではB-747などのジェット旅客機の価格について、また、翌1月22日のブログではプライベートジェット旅客機の価格についてお話しました。今日は、宇宙への旅行の原理とその価格について、2回に分けてお話したいと思います。

 地球の半径は約6,400kmです。地球の重力圏を飛び出すためにはロケットが利用されます。このロケットをどの程度の速度で飛ばせば地球の重力圏から脱出できるか。これは物理学の計算問題です。結果は、地表に平行にロケットを7.9km/秒の速度で打ち出すと、地表に落ちることなく94分で地上すれすれに地球を一周するとの計算となります。ただし、空気の抵抗がまったくないとしての話ですが。この速度7.9km/秒を宇宙第1速度と言います。非常に高速度でロケットを地表に平行に打ち出したときには、地球の重力を破ってロケットがはるか遠くまで飛んで行ってしまうと考えると理解し易いでしょう。

 地球は東向きに自転し、その速度は赤道上で約460m/秒ですので、この速度を利用すると赤道上では7.4km/秒でロケットを東向きに打ち出せばよいことになります。人工衛星発射基地が赤道近くに位置している理由がこれで理解できます。日本の基地は内之浦(鹿児島)や種子島にあります。アメリカはフロリダ半島にあります。また、人工衛星が地球上を東方向に飛んでいることもこれで理解できます。

 人工衛星の飛ぶ軌道は低軌道で地上から300~1,500km、中軌道で1,500~15,000kmです。静止衛星はその地球の赤道上を一周する時間が24時間であり、地球の自転と同期しているためにあたかも赤道上空に留まったように見えます。この高度が地上35,786km、約3万6千kmです。地球から月までの距離は384,400kmですので、静止衛星の軌道は地球と月の距離の約10分の1と言うことになります。

 地球の重力圏を飛び出して太陽系を回るには、地球の地表速度11.2km/秒(宇宙第2速度)が必要となります。また、太陽系の重力圏から脱出するためには、その速度は同じく16.6km/秒(宇宙第3速度)となります。

キーワード:人工衛星 宇宙速度 静止軌道 月までの距離

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