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スペースシャトルから船外に放りだされた人間は、 どうなると思いますか? 生還...

バカ真面目さん

2008/8/3121:16:22

スペースシャトルから船外に放りだされた人間は、
どうなると思いますか?
生還の可能性はどの位だと思いますか?

補足シャトルが地球周回軌道上に乗って、船外活動中に
命綱が切れてしまった、
果たしてシャトルが1周してくるまで船員は耐えられるのか、、
また1周してきた時に上手く回収できるのか?
そして船員の位置は把握できるのか?
気になります。

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ベストアンサーに選ばれた回答

JA6VPHさん

2008/9/321:15:27

シャトルが秒速7.7kmの猛スピードで飛んでいるとはいえ、相対運動はそんなに大きく動きません。
相対運動を線形近似した運動方程式は「ヒルの方程式」と呼ばれます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%92%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%96%B9%E...
この方程式を解くと、ある初速度で離れてしまった飛行士のたどる軌道が計算できます。

例えば、シャトルが高度400km(周期約92分)だとしましょう。
進行方向からみて左右水平方向に行った場合、まっすぐ左右に単振動します。
初速が1m/sなら、1/4周後(約23分)に左側約884mまで離れ、
半周後(約46分)に、シャトルの所に戻ってきます。
(右へ行った場合は左右対称、初速が違ったら相似な運動)

上や下へ行った場合、縦の面内で相対的に楕円を描きます。
1m/sで上へ行ったなら、軌道が斜め後ろへ曲がってゆき、
1/4周後に1768m後方で884m上方。
半周後に真後ろ3536m。
3/4周後に1768m後方で884m下方。
1周後にシャトルの所に戻ってきます。(不思議でしょ)
(初めに下へ行った場合は点対称に、→前方斜め下→正面→前方斜め上→元の場所)

前後へ初速を与えた場合がやっかいです。
形状を言葉で説明するのが難しいのですが、サイクロイド曲線に似た形。
前方へ行った場合、すこしだけ前進しますが、すぐに軌道が曲がって、
弧を描いて斜め後ろへ飛んでゆきます。1m/sで出発した場合、
半周後に8330m後方で3536m上方。1周後に真後ろ16661m。
これを繰り返し、1周ごとに16661m後方へ遠ざかり、戻ってきません。
(下に出発した場合は点対称に、前方斜め下に弧を描き、前方へ離れてゆく)

実際には、初速が正確に真上や真横ではないので、以上で説明した運動を、
初速度ベクトルのXYZ成分に応じて線形合成して考えます。

離れた飛行士の初速の、進行方向に直角な成分(上下左右)の効果は、元のところに戻ってきますから、進行方向成分(前後)にだけ気をつけて追跡してください。

初速1m/sで前後に離れても、1周後に約17kmなら、シャトルから肉眼で見えるでしょう。シャトルの宇宙服で船外活動は8時間くらいざらにありますから、救出の余裕はあるでしょう。


-----おまけ-----
私が作った、軌道上の宇宙船の相対運動のシミュレーションです。(JAVA)
http://ssdl.aero.kyushu-u.ac.jp/?AA_Experiment%2FRendezvous

質問した人からのコメント

2008/9/7 18:18:31

成功 放り出される方向でも生還の可能性が大きく違いますね。
不思議な現象は、不思議ですね。

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

dak********さん

編集あり2008/9/101:15:43

質問が曖昧です。
大気圏再突入時や、突入後の滑空中なら、確実に死ぬでしょう。
発射前に発射台からほおり出されたら落ちて死にます。
宇宙服を着て宇宙空間にってことなら、そのときの条件によります。酸素が切れる前にアームとか捕まえましょう。NASAよがんばれ。

生身のままで宇宙空間に出たらどうなるか・・・ってことなら・・・


以下の5つの症状が現れます。その後、死に至ります。
1、窒息
2、血液中の窒素の気化→チアノーゼ (減圧症)
3、焼けど (直射日光が当る場合)
4、被爆 (太陽光、太陽風、宇宙線により)
5、凍傷 (体表面の水分気化により)

基本的なことですが、空気が無いから息が出来なくなる。
酸素ボンベが有っても、宇宙の超低圧(ほぼ真空)に口や鼻が耐えられません。

「宇宙は絶対零度だから一瞬で凍る」とか、「気化熱により一瞬で凍る」ってことはありません。
実際は、「気化熱により徐々に絶対零度付近まで体温低下するが、動物の体の水分は急激に気化しないので、それは一瞬には起こらない」が正解です。
放射冷却もありますが、当然これも急激には起こらない。

そして、凍る前に、体は潜水病と同じ状態(減圧症)になります。
潜水病(減圧症)とは、血液中に溶けている窒素が気化してそれが毛細血管に詰まり、全身の組織(脳、内蔵、筋肉)が壊死していく現象です。
体に掛かる圧が急激に下がることで起きます。
肝心なことですが、これは「血液の沸騰」ではありません。
これは血液中に溶けていた「窒素などの気化」です。
例えば、「炭酸水のボトルの栓を開けると一気に炭酸(二酸化炭素)が気泡となる現象」、と全く同じです。
ちなみに、体が爆発する事はありません。血液が沸騰して風船の様になるといった事もありません。
例えば人間の体(60kg)には血液が5リットルありますが、それを宇宙空間に晒された状態にすれば、10~30秒程度で全て蒸発するでしょう。
(重力圏で液体を真空に晒すと気化で熱が奪われ続けるのでその液体は凍ってしまいます。無重力だと気化しながら拡散するので凍りません)
しかし、皮膚で包まれた生身の体の中の血液は、そう簡単には蒸発するものではありません。

減圧症 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%9B%E5%9C%A7%E7%97%87
漫画&ドラマ「海猿」にて潜水病が、漫画「MOONLIGHT MILE」にて宇宙での減圧症が、とても科学的に詳しく描かれています。

そして、太陽からの直射日光で火傷します。
その後、宇宙線や太陽風、また太陽からの放射線の影響で、被爆の症状が出ます。
ここで言う被爆は、急性放射線障害のことで、ヒフの組織が細胞レベルで破壊され、火傷と同じような状態になります。
その後、体の各所で発ガンするでしょう。

ま、何にしても、生きてはいけません。
急な減圧で心臓麻痺が起こらなかったとしても、少しの時間をおいて死に至るでしょう。

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