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人工衛星の速度は高度で決まるって知っていますか?

人工衛星は速度がものすごく速いって知っていますか?

ちなみに皆さんが良く知っている国際宇宙ステーションは
1時間半で地球を一周してしまうほどとんでもない超高速なんですよ!

日本からアメリカに飛行機で行くにも10時間くらいかかるのに比べれば、
国際宇宙ステーションがいかに速いのかがおわかりでしょう。

時速にして28,000km
秒速にして8kmなんですよ!
東京~大阪間を約64秒で到達してしまう速度です。

すごいでしょ!

ちなみにこの速度で大気圏内で飛ばそうとすると
空気抵抗で機体が破壊されます!(^^)!

これを利用したのが運用を終了した人工衛星の処分です。

人工衛星が老朽化して大気圏内に突入させるのは、
空気抵抗による断熱圧縮で焼却して“お手軽に”処分できるからです。

大気圏に突入すると高温になる理由は?を見てみる

国際宇宙ステーションの高度は意外と低い

kokusaiutyuusuteisyon国際宇宙ステーションは大きさは約108.5メートル×約72.8メートルサッカー場と同じくらいの大きな建造物です。

この大きな人工衛星が上空400kmの高さを飛んでいるのです。

400kmと言えば直線で東京から大阪までの距離ですから意外と低いところを飛んでいるんです。

国際宇宙ステーションも含めて人工衛星は遠心力と引力のバランスがとれる速度で周回しています。

引力は地球に近いほど大きくなるので、
遠心力もその分大きくしないとバランスがとれません。

なので地上からの高さが低ければ低いほど
速度を速くしないとバランスが取れないのです。

その速度が速すぎると人工衛星はどんどん地球から遠ざかることになり、
逆に速度が遅くなると地上に引きつけられて落下してしまいます。

つまり、
国際宇宙ステーションが時速28,000kmで飛んでいるのは
それだけ強い遠心力を作り出すためなのです。

 

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人工衛星の使用目的によって高度が違う

人工衛星の中でもその使用目的によって高度が違います。

たとえば気象衛星や放送衛星などの静止衛星は
赤道上空の高度約36,000kmの円軌道を飛んでいます。

しかし軍事目的で開発された偵察衛星は、
地上を偵察するためにできるだけ低い位置を
周回させるようにしてあり高度200kmのものもあるそうです。

また地上の撮影対象物をより鮮明に撮影するために
高度を下げることもあるようです。

ちなみに大気圏は高度は大気圏とは何か?わかりやすく解説します。にも書いてある通り、
地上から100kmとされています。

なので100km以上は宇宙空間ということになります。

ただし、
たとえ宇宙空間といえども真空ではないので多少の空気抵抗があります。

なので人工衛星もこの空気抵抗により徐々に速度が遅くなり、
そうなると軌道も徐々に下がってきます。

そのたびに人工衛星に取り付けてある
ロケットエンジンにより速度を速めて軌道修正を図ります。

しかし
ロケットエンジンも燃料が尽きれば使えなくなるので、
やがて地上に落下してくることになります。

静止衛星が用済みになったら高度を上げる

静止衛星は赤道上空の高度約36,000kmの円軌道を飛んでいることはすでに書きましたが、
その静止衛星が運用を終了した場合どうやって処分するのかご存知ですか?

実は次の静止衛星に軌道を譲るためにもっと高度を上げるのです。

つまり静止軌道の外側の軌道を半永久的に回り続けるそうです。

これを専門用語で墓場軌道と呼ばれていて、まさに人工衛星の墓場ですね。

静止衛星よりも上層にある人工衛星

静止衛星よりも上層となると地球の自転速度よりも遅くなり、
素人判断では意味が無いように思うので存在しないと思っていました。

ところがあったんですよ!

アメリカが打ち上げた核実験監視衛星がそれです。

名前はヴェラシリーズと呼ばれているそうですが、
静止衛星よりはるかに上層の高度102,000~116,000
地上の核実験を監視しているそうです。

また、X線測定器と中性子・ガンマ線測定器が搭載されていて、
地上の核実験で様々な現象をとらえることができるそうですが、
偶然にも天文現象であるガンマ線バーストを初めて観測したそうです。

ガンマ線バーストとは
ベテルギウスが超新星爆発すると衝撃波で人類が絶滅?
でも書いてある通り、超新星爆発で発せられる放射線で、
直撃すれば人類が絶滅するほどの威力を持っているそうです。

核実験の監視が思わぬ功績に繋がっちゃいましたね。

 

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