ロケット・人工衛星・探査機の「速度」について
宇宙について考える時、多くの場面で「速度」が鍵を握ることがあります。
しかし、宇宙における速度のスケールは地上の場合とは大きく異なるため、十分に理解されていないことも多くあります。
このページでは、ロケット・人工衛星・探査機の「速度」について、基本的な考え方を整理し、詳しい内容への入り口としてご案内します。
そもそも速度 とは？
速度とは、ある物体が単位時間あたりに移動する距離のことです。
ただし、宇宙では「どこを基準にするか」によって速度の意味が変わってきます。
たとえば、地球上では地面を基準にした「対地速度」が一般的です。
普段私たちが考えている「速度」は空間に対する速度というイメージが強いと思うですが、実際には地面のある位置に対する速度ということになるのです。
一方で、宇宙では必ずしも地面が基準になるわけではありません。
そもそも地球は自転しているので、基準となる位置がどんどんずれていくことになります。
このようなことを考えた時、宇宙機の速度を語る上では「何に対して速いのか？」という視点が欠かせないということをご理解いただけるかと思います。
このような「ある基準となるものに対する速度」のことを「相対速度」と呼びます。
宇宙機の場合、ミッションの内容によって基準となるものは変わってきます。
場合によって、地球、太陽、さらには銀河系を基準にした「相対速度」が重要となるのです。
宇宙開発において「速度」を考える時には、「何に対して速いのか？」を常に考えるようにしましょう。
具体的に速度について何を考えるべきなの？
宇宙機の速度は、目的や運用環境によって大きく異なります。
例えばロケットは、地球の重力に逆らって宇宙機を飛行させるために、一定の速度以上に達することを目指して打ち上げられるものです。
そのため地球に対する速度が重要になりますが、打ち上げ後の段階によって相対速度の基準が変わることになります。
また、人工衛星も地球との基本的には相対速度を考えることになります。
ただし、人工衛星同士での運用を考える場合には、相手の衛星に対する相対速度を考える必要があります。
一方で、探査機は地球の重力圏を脱出して他の天体を目指すものなので、
相対速度の基準が太陽になったり目標天体になったりします。
いずれの宇宙機においても、「何に対して速いのか？」を考えることが大切です。
重力についての詳細はこちら
ロケットの速度は？
ロケットは、地球の重力を振り切って宇宙へ到達するために、非常に高い速度を必要とします。
打ち上げ直後は打ち上げられた場所の地面を基準に速度を考えることになりますが、
打ち上げられてからしばらく経つと、地球そのものに対する速度を考えるようになります。
そして、人工衛星や探査機を所定の軌道に投入する最終段階では、速度は秒速数km/sになります。
ロケットの速度についての詳細はこちら
人工衛星の速度は？
人工衛星は、地球の周囲を回るために、一定の速度で運動しています。
この速度は軌道の高さによって異なり、低軌道では秒速約7.8km/s、高軌道ではそれよりも遅くなります。
衛星がこの速度を維持することで、地球の重力と遠心力が釣り合い、安定した軌道を保つことができます。
人工衛星の速度についての詳細はこちら
探査機の速度は？
探査機は、地球を離れて他の天体へ向かうため、さらに高い速度が必要です。
その速度は、地球や太陽、あるいは目標天体との相対速度で表されます。
場合によっては秒速数十km/sという単位が用いられることもあります。
探査機の速度についての詳細はこちら
もっと宇宙機の速度について知りたい人へ
信頼できるページの記事を読むことで、宇宙機の速度についてより深く理解することができます。
JAXA有人宇宙技術部門のページでは、人工衛星の速度についてのよくある質問について丁寧な回答が提示されています。
JAXA有人宇宙技術部門のページの「よくあるご質問」では、「有人」や「国際宇宙ステーション」に関連する疑問に対して、
丁寧な解説がなされており、非常に信頼性が高いです。
さらに、「人類史上最も速い物体」についての紹介について読むことで、その速さのイメージを膨らませるのも良いでしょう。
また、宇宙開発用語集でも、宇宙機に関する様々な用語を解説しています。
詳細は以下の関連用語のページから見てみてください。
ロケットに関する用語の意味の一覧はこちら
人工衛星に関する用語の意味の一覧はこちら
探査機に関する用語の意味の一覧はこちら
まとめ
- 宇宙機の「速度」は、基準によって意味が変わるため注意が必要
- ロケット・人工衛星・探査機の速度は、それぞれ別で考える必要がある
- 宇宙を飛行する物体はいずれも秒速数km/sから数十km/sもの速度に達する
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