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ロケットについて教えてください。

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回答(6件)

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ロケットの打ち上げには 「重さ」がとても重要な要素です。 簡単に言えば、「重い」と 打ち上げ・加速に必要なパワーが大きくなり その分だけ大量の「燃料」を使います。 「重い」ロケットを打ち上げるのに 大量の「燃料」を積み込むと その分だけロケットは重くなりますから また増えた「燃料」の重さ分だけ パワーが必要なり・・・ あとはこの「パワーと重さ」の イタチごっこのバランスを取る ・・・というのがロケットが抱える ジレンマな訳です。 この「パワーと重さ」のバランスを 調整する仕組みの1つが 多重段式ロケットと言う事になります。 つまり第1段ロケットには 大量の燃料が積まれ それを一気に使ってハイパワーな 打つ上げ・加速をする大型ロケット・エンジンが 積まれています。 しかし、ロケットが上昇すると 当たり前ですが「燃料」は減り ロケットの総重量はドンドン軽くなります。 やがてロケットの重さが ある一定値を下回ると 減った「燃料」分だけ 加速・上昇させるのに必要なパワーは 小さくてもよくなります。 当然、減った燃料の重さを打ち上げるような 「ハイパワー・大型ロケット・エンジン」は 不要となり、同時にその不要な 大型エンジン、その物の「重さ」も不要になる訳です! そこで、一回り小型の 「中パワー・ロケット・エンジン」と 残りの上昇に必要な「燃料」で残して 不要になった 空の「燃料タンク」と 不要な「大型ロケット・エンジン」を 切り離す事にしたのが、 「第1段ロケット」となる訳です。 更により遠く(高く)まで行く ロケットには 同じ理屈で「第3段ロケット」が 仕込まれている場合もあります。 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ちなみに初期の「サンダーバード」は 確か原子力による推進で飛行する ・・・という設定で この設定では機体の重さに対して 原子力のパワーは必要十分であり また「燃料が減る」という事もない 当時の未来の推進技術を使って 飛行していたので 上記のような「パワーと重さ」のバランスは 考える必要がないエンジンを使っていた ということだったと思います。 (ただ、現在では「原子力」による 飛行推進技術はあまり現実的利用には不向きと考えらえています) 「」

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ありがとうございます。 >原子力による推進 と言うのは、イメージが湧かないのですが、(原子力)ガス?を出させるわけには行かないので、熱を使ってタービンを回して?空気を圧縮して?もあり得ないし。 どんな感じなのでしょうか。

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昔のスペースシャトルや、スペースXの次世代の宇宙船スターシップは、大きな船体に燃料も積んでそのまま帰ってきますから、そのイメージに少し近いかもしれません。 しかし、打ち上げのときにやはり燃料タンクを分離しますので、分離することなく帰ってくるのは難しいです。 絶対に無理とは言いませんが、できたとしても効率がものすごく悪くなり、使い物にならない宇宙船になると思います。

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現状のエンジンシステムでは、あまりにも効率が悪く巨大化して高コストになってしまいます。何故かと言えば、ロケットは兎に角、速度を稼がないといけません。(細かな計算を抜きにすれば高々高度100km〜の位置エネルギーとマッハ20程度の運動エネルギーを比較すると、大きな差があります) そして、一体型で行くとなると終端速度付近では大きなデッドウェイトを持って加速しなければならないという問題点があります。 その為、最終速度でのデッドウェイトを減らす為に分割しています。 つい最近、Jaxaが回転デトネーションエンジンと呼ばれる取り込み式の空気と持ち込み式の酸化剤の両方を同様な性能で燃焼させる事が可能なエンジンの実証実験を行いました。あくまで私個人の考えでは、このエンジンの性能データが集まっていき、このエンジンで空気取り込み→酸化剤の使用で宇宙に上がるのが最も効率が良いと評価されたら、デットウェイトの減少によって単弾式宇宙往還機(SSTO)もあり得なくはないとは思っていますが。

大変詳しく、ありがとうございます。 >つい最近、Jaxaが回転デトネーションエンジンと呼ばれる取り込 >み式の空気と持ち込み式の酸化剤の両方を同様な性能で燃焼させ >る事が可能なエンジンの実証実験を行いました。 これって、最初は、すべて取り込み式の空気を使えば、ジェットエンジンと言う事ですよね。それは可能ですか? ジェットエンジンだけでは必要な推力が得られないのでしょうか。

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燃料を使い切った部分はただの荷物なので、切り離して軽くしないと宇宙まで行けません。