ロケットが垂直に打ち上げられるのは何故?

ロケットを打ち上げるとき垂直に打ち上げていますよね。

しばらくすると斜めに傾きだし、大気圏を脱出した後は人工衛星を
切り離して真横に飛行し、指定の軌道に乗せることになります。

このロケット打ち上げを毎回私たちは当たり前のように見ていますが、
よくよく考えれば最終的に真横に飛行させるんだったら最初から
斜めに打ち上げたほうが効率が良いように考えてしまいます。

何故まっすぐ打ち上げるのか・・・

それは垂直に打ち上げたほうが最も効率が良いからです。

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最短距離で大気圏を通過することが最優先

ロケットはまずは人工衛星を軌道に乗せるために速度を上げることが最優先となります。
その速度は音速の20倍。

秒速に置き換えると、音速が340メートルですからロケットは秒速6.8kmになります。

もっと早く出来ないのかと考えてしまいますが、早ければ早いほど
空気抵抗により高温になり機体が耐えられなくなります。

流星が大気圏に突入するときに断熱圧縮により燃えて消えるのと同じ考え方です。
ちなみに流星の速度では、速いもので1秒間に40km程度。

これだけのスピードとなると大気との摩擦でロケット自体が発熱してしまいます。

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それを防ぐために出来るだけ短時間で大気圏を脱出しなければなりません。
そのために最初の打ち上げ時には垂直に打ち上げる必要があるのです。

そしてある程度上空になってから徐々に傾きだして最終的に水平に飛行させるのです。
つまりこの方法が最も効率が良いのです。

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大きなロケットを斜めに打ち上げると折れてしまう。

ロケットというのは膨大な燃料が必要になります。

その燃料が増えれば増えるほど燃料自体の重さでよけいに燃料が必要になってきます。

なので出来るだけロケットを軽量化させなければなりません。
ところが今のロケットって殆どが多段式になっていますよね。

このような多段式のロケットを斜めに打ち上げるとなると
接合部が強度不足になるため折れてしまう可能性があります。

これを防ごうと強度を強くすればそれだけロケット自体が
重くなってしまいよけいな燃料が必要になってきます。

したがって垂直に打ち上げるのが強度の面からも優先させるということですね。

ロケットにもジャイロスコープが搭載されている

独楽が回転している時って外側から何らかの力が働かない限り立っていられますよね。

これを「ジャイロ効果」と呼んでいますが、この原理を利用した
機器「ジャイロスコープ」がロケットにも搭載されているんですよ。

ジャイロスコープにより機体が傾くとそれを検知してロケットの
噴射口から噴き出す方向を調整して姿勢を保っているんです。

これを指定の軌道に乗れるように進行方向に
飛んでいるので正常な飛行が出来るのです。

宇宙エレベータがロケットを不要にする!?

これまで様々な苦難を乗り越えて安定したロケットの打ち上げ技術を確立させて
きたわけですが、現在研究されている「宇宙エレベーター」が実現すればこれまで
の大がかりなロケットの打ち上げのほとんどは必要なくなるのではないでしょうか。

なぜなら大きなロケットを打ち上げるにしても軌道に乗せる人工衛星は
とても小さなもので「宇宙エレベーター」で運べるからです。

普通の人工衛星で2~3m、ハッブル宇宙望遠鏡でも11mくらいです。

これくらいの大きさなら宇宙エレベーターで運ぶことは十分可能と思います。

といっても中には実現不可能と主張している科学者もいるので
上手くいくのかは未知数ですが、優秀な日本人ならひょっとして
完成させるかもしれませんよ。

もし実現すれば火星にも宇宙エレベーターを造って地球からの
行き来も今よりも簡単で低価格で楽しめるかもしれませんね。

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