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ロケットを宇宙に飛ばすには約どの程度の液体窒素や燃料が必要ですか?

ada********さん

2012/3/1700:46:38

ロケットを宇宙に飛ばすには約どの程度の液体窒素や燃料が必要ですか?

補足積載物がなかったらどのくらい燃料が必要ですか?

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umi********さん

2012/3/1703:07:30

>ロケットを宇宙に飛ばすには約どの程度の液体窒素や燃料が必要ですか?

とりあえず液体窒素は必要ありません。
あさりよしとおの「なつのロケット」というマンガでは100gのペイロード(人工衛星)を打ち上げるのに200kgのロケットを作っています。

なつのロケット - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%AA%E3%81%A4%E3%81%AE%E3%83%AD%E...
「直径36センチ、全長3メートル、重量200キログラム、三段式でペイロードは100グラムで航続距離は1500キロメートル。このロケットは宇宙機エンジニアの野田篤司が詳細に検討し、設計したものであり実現可能な最小のロケットを目指して考案されている。」

このロケットは液体酸素とケロシン(灯油)で飛びます。
ケロシンの押し出しや衛星の切り離しに窒素ガス(液体じゃない)が使われます。
液体酸素とケロシンの重量は書いてありませんが、200kgのほとんどを占めるでしょう。

※これほど小さいロケットが継続して燃焼できるか分からない、というのが専門家の意見とか

>積載物がなかったらどのくらい燃料が必要ですか?

ちょっとツボに入った(笑)>ペイロード無しのロケット
200kgのロケットは100gのペイロードしか打ち上げられない(2000分の1)
H-2Aロケットは290トンの全体重量で10トンのペイロードを打ち上げられる(29分の1)
ペイロードが0では…

ロケットそのものを衛星軌道に載せるというのは燃料以外が全てペイロードになる(切り離しできない?)ということで、基本的にムリです。
※まあ、ペイロードを小さくするほど技術的に困難でカネがかかるということです

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gyo********さん

リクエストマッチ

2012/3/1712:51:34

ロケットを宇宙に飛ばすのに使うのを推進剤といいます。
主なものとしては次のものがあります。

液体水素+液体酸素
これは、燃費がいい。
遠くまで飛ばすにはこれが一番です。
でも馬力がないため、この推進剤を使うロケットエンジンでは上昇する力を得ることができません。
別の推進剤のロケットの力を借りて、大気の抵抗をほとんど受けない所まで行ったら本領を発揮します。
それから、極低温ですから取り扱いが面倒です。

ケロシン+液体酸素
ケロシンとは灯油とほとんど変わりませんが、ジェット機の燃料です。
ロケットは大気の酸素を利用できませんから、液体酸素が必要です。
こちらは、ロケットを持ち上げるのに必要な馬力はあります。
でも燃費が悪く、大気の影響のないところまでしか持ち上げられません。
アポロは大気が濃いところではこれで、大気の影響が非常に少ないところでは「液体水素+液体酸素」を使っていました。
ケロシンは扱いやすいのですが、液体酸素は液体水素ほどではありませんが、扱いにくい。


固体燃料
火薬のようなものです。保管にあまり手間は掛かりませんから、ミサイルには最適です。
これを使って人工衛星を打ち上げたのは日本が最初です。
当時の日本はミサイルの開発ではないことを他国に分かってもらうために苦労しました。
スペースシャトルを宇宙に運んでいるのは、固体燃料ロケットの力が大部分です。
欠点は一度火を付けると燃え尽きるまで消えないため、制御が難しい。

ヒドラジン+四酸化二窒素
液体水素や液体酸素やとは違って常温でも液体ですから取り扱いは楽です。
馬力も宇宙まで行けるものです。
混ぜるだけで爆発しますから、点火装置も要らない。
ロケットの推進剤としては燃費が良くないことを除けばいい推進剤です。
宇宙でも姿勢制御用として理想機な推進剤です。
ただ、両方とも猛毒ですし、理想的なミサイルの推進剤でもあります。
北朝鮮のミサイル(人工衛星?)もこのタイプのようです。

前置きが長くなりましたが、ロケットを宇宙まで運ぶためには効率的な推進剤を使っても、ロケット全体の90%異常の推進剤が必要です。
95%が推進剤というときもありました。

例えて言うなら、ロケットを缶ビールにたとえたら、ビールの部分が推進剤です。
缶の部分からえんじんを出して、そのほか必要なものを出して。

ほとんど残りません。
スペースシャトルは2000tで宇宙に運べるのは24t程度です。

ich********さん

編集あり2012/3/1712:17:04

皆さんが言うように、液体窒素は打ち上げ自体には全く必要ではありません。

で、ロケットを宇宙に飛ばす…というのは、基本的にはできないんです。
飛ばすのは、積載物なんですね。
宇宙船や人工衛星などを宇宙に上げるのに、ロケットを使うわけです。

ロケットは移送手段ですから、目的に応じた性能が必要になるんです。

簡単に言うと、「この本を東京から名古屋に届けてください」っていわれたときに、本の移動が目的であって、これが宇宙船や人工衛星ということになります。
ロケットは、そこまで運ぶ手段、ということですね。
本の例だと、いろいろなパターンが考えられます。

歩いて持って行く、自転車で持って行く、原付、バイク、軽自動車、乗用車、トラック、トレーラー、普通電車、快速電車、特急電車、新幹線、ヘリコプター、小型飛行機、飛行船、プロペラ旅客機、単発ジェット旅客機、双発ジェット旅客機…

何を使っても、東京から名古屋には本を運べます。
この中から、予算や日程を考慮して手段を選ぶわけです。

ロケットというのは、この乗り物に相当するわけであって、ロケット自体が目的地まで届く必要は無いんです。
宇宙に行く過程で、ロケットしか選べないだけなのですが、これも目的によって、おんなじ形のロケットでも燃料の量は変わるんです。

あなたの質問は、東京から名古屋に乗り物で行くのに、燃料はどれだけ行くか教えてください。ただし、乗り物に人や物は乗りません。という質問な訳です。
目的なくロケットを上げることはないので、目的に応じて燃料の量は変わります。

また、ロケットは、燃料が少なくなったら、タンクの重さが邪魔なので、切り離しながら上がっていきます。
最期には、ロケットと呼べるものは宇宙に上がらない、ともいえます。

それから、3mのロケットを上げたいのか、50mのロケットを上げたいのかで、燃料の質も量も変わります。
もっと細かい条件付けと、宇宙に行く目的を明確にしないと、燃料は計算できません。

tri********さん

編集あり2012/3/1713:51:01

搭載物の重さ、投入軌道,高度、使用する燃料、酸化剤で変わりますが、写真のようにアメリカのネバダ州ブラックロック砂漠からCSXTアマチュアロケット団体が打ち上げられた
GO FAST号は宇宙空間である高度113kmにマッハ5で到達して15分後にネバダ州のブラックロック砂漠に着陸したコンポジット固体燃料ロケットで50kgですhttp://modelrocketseisaku.cocolog-nifty.com/blog/2010/12/post-2ec7....
長さ5.2m、直径0.25m、重さ250kg、2004年5月7日成功http://www.ddeville.com/GoFast%20Maximum%20Altitude%20Press%20Relea...


その打ち上げビデオhttp://www.youtube.com/watch?v=GA09PKf3ZSo

搭載物の重さ、投入軌道,高度、使用する燃料、酸化剤で変わりますが、写真のようにアメリカのネバダ州ブラックロック砂漠...

scu********さん

リクエストマッチ

編集あり2012/3/1701:13:06

ええと・・・液体窒素は必要ありません。ほとんどなんの役にも立たないし・・・。

で,どれだけの燃料や酸化剤が必要になるかは,「打ち上げる質量による」ので分かりません。打ち上げ用のロケットの使用燃料とペイロードはそれぞれ違いますから,「個々に調べてみましょう」としか言えませんね。
燃料が同じだけあってもエンジンの性能でペイロードが変わってきますしねえ・・・。

「補足を受けて」
ペイロードがない場合は「もっと分からない」ですよ!
何しろこれまで「ペイロードのない宇宙ロケット」なんて打ち上げられたことがないんですから!

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