何故ロケットは垂直に飛ばすの?飛行機では宇宙に行けないの?


子供のころから見慣れているので、ロケットは先端が尖った垂直の形で、上空にまっすぐ進むもの。というのが常識になっていますよね。

でも...。

いったいどうしてロケットは全てあの形なんでしょうか。

どうして垂直にまっすぐ打ち上げるのでしょうか?

アニメのように飛行機では宇宙に行くことはできないのでしょうか?

実は、ロケットにはその全てに理由があったのです!

今回はそういった、ロケットのナゾについて詳しく解説します。



どうしてロケットは垂直に打ち上げるの?斜めじゃいけないの?

まずロケットが宇宙に行くためには軌道に乗せるために、音速の20倍である秒速6.8kmにする必要があります。 ただ、この速度で大気圏内に長時間いると機体が燃え尽きてしまうので、大気圏を最短の時間で抜ける必要があるのです。 よって、垂直に進むほうが最も短時間で済むのです。 また、宇宙に行くまでの燃料が膨大であるため、ロケットの機体は重量がとても重くなります。 そのため、機体を軽量化するために燃料がなくなると燃料タンクを切り離す、多段階式の構造が適していますが、機体を斜めに打ち上げると、このタンクの接合部などが折れる可能性があるので垂直に打ち上げることが最も安全です。 よって、ロケットは垂直で上げるほうが最も効率がよいのです。



打ち上げ時とか飛んでいるときに、少しでも傾いたら危険なんじゃないの?

ロケットのように巨大で重量のあるものを垂直に飛ばすのは簡単ではありません。過去には大きな事故が何度も発生していました。 ですが現在のロケットには、スマホのようにジャイロスコープ(物体の回転角度や角加速度を検出する計測器)がついています。

機体が少しでも傾いたら、ジャイロスコープが検知して噴射口の角度を瞬時に調整し、まっすぐ飛ぶことができるのです! また、スマホのジャイロスコープはこのロケットの技術から搭載されたものだとも言われています。



宇宙エレベーターをつくったほうが早いのでは?

ロケットを飛ばすには大量の燃料や、機材、時間がかかり、膨大な費用が発生しています。

よって、ロケットを毎回飛ばすのではなく、地上から宇宙まで届く宇宙エレベーターを早くつくるべき。との意見も多くあります。 ただし、宇宙エレベーターをつくることはとても難しく、現在の技術を持ってしても課題はまだまだ山積みにあります。 まず、宇宙まで伸びるエレベーターつくるには、地球の重力で下へ引っ張られる力と、地球の自転による遠心力で地球の外側に飛び出そうとする力が一致して、お互いの力が釣り合う長さにしなければなりません。 よって、宇宙エレベーターの長さは約10万kmも必要になるのです。 とてつもない長さですね...。 さらに宇宙エレベーターをつくるには、宇宙エレベーターの中心地点となる軌道上から、常に上下につり合った長さの状態で作らなくてはいけません。 つまり、地上から作るのではなく、軌道上から地球側と地球の外側に上下均等に作っていかなければいけないのです。 毎回ロケットで資材を軌道上の中間地点まで運び、10万kmの長さの宇宙エレベーターを作るのに、いったい何回ロケットを打ち上げなくてはいけないのでしょうか。 それを考えただけでも、宇宙エレベーターをつくるのがいかに難しいかがわかりますね。



まとめ

いかがだったでしょうか。 これでロケットのナゼ?が大体わかったかと思います。 機体を宇宙に飛ばすには、短時間で宇宙まで飛ばさなくてはならないこと。また、機体を少しでも軽くしなくてはいけないのです。 よって、現在の技術では機体はあのロケット型で、且つ垂直に飛ばすことが最も効率がよいのです! ​​ また、宇宙エレベーターは地上から積み上げるのではなく、宇宙上から吊り下げながら作成するので建設材料を毎回宇宙に運ぶことになります。 それを考えただけでも、まだまだ実現は難しいことがわかると思います。 ただ他にも大きな問題がありますね。 それは、秒速3kmで地球を周回している5兆8000億個を超えるスペースデブリ(故障した人工衛星などの破片等)です。 これを何とか全て取り除かないとすべて破壊されてしまうので宇宙では何も作れないのです。



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