【徹底解説】宇宙空間へいくためのロケットの種類・構造①

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宇宙へいくには

宇宙に行くことは簡単じゃない!

一言で宇宙へいくと言っても、それまでに飛行機ですら飛べない高度まで空気中を飛ばないといけません。

その先には、空気と宇宙空間の境目があって、熱圏があって、ほぼ真空があります。

宇宙ロケットが超えるべき壁!

  • 空気力学的特性
  • 振動・加速度・衝撃・耐熱性などの機械的特性
  • 対環境性
  • エンジンや燃料などの推進性
  • 安全性
  • 価格

上げだすとキリがないですが、並べてみると飛行機や車といった「乗り物」にある標準的な項目ばかりですね。

ただ、その制約と達成目標が圧倒的に厳しい!!

例えば、エンジンの推進力。

地球の重力に逆らい出ていこうとするには、第二宇宙速度である最低11.2km/sが必要です。

https://reistenza.com/exam-study/dainiutyuusokudo.html

マッハ1が320m/sなので、地球から飛び出すにはマッハ32が必要です。

マッハ32!!!

おかしくて笑けてきたwww

どないせいっちゅうねん。こんな馬鹿げたスピード。

…というように、その他耐熱性、耐振動性、対環境性全てにおいて、トップレベルに技術が必要になります。

無人が多い理由もうなづける

このようにエグい条件下でさらに乗員の安全やら快適性やらも言い出すと、絶対打ち上げられません。

今でも人工衛星の打ち上げなどのように、有人ではなく無人のミッションが多いんです。

ロケットの種類・構造

強加速機(ロケット)の推進法

宇宙には、酸素がありません。

飛行機のようなジェットエンジンでも、宇宙に行くまでに酸素が少なくなり落ちてきちゃいます。

そこで現在主力で用いられているのは、化学反応を利用した化学ロケットです。

さらに「固体」と「液体」と「ハイブリッド」に化学ロケットは分類されます。

http://spaceinfo.jaxa.jp/ja/solid_liquid_rockets.html

固体ロケット

ケース内に固体の推進剤を詰め込んでいます。

固体には燃料と酸化剤を練り込んでいて、着火と同時に激しい化学反応を起こします。

発生したガスをノズルで噴射させて、反動でロケットは進みます。

手持ち花火がいい例です。

大陸間弾道ミサイルや攻撃用ミサイルは、こちらが多く使われます。

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メリット

燃焼が暴走することが比較的少ない

準備がラク

デメリット

燃焼を制御することが難しい

液体ロケット

燃料と酸化剤を別タンクで格納していて、ポンプとバルブを通して送り込みます。

発生したガスをノズルで噴射させて、反動でロケットは進みます。(これは固体と同じ)

ほぼ全てのロケットがこちらの液体ロケットです。

http://www.rocket.jaxa.jp/basic/knowledge/compare.html

上に載せた表のロケットは全てこの液体ロケットとなります。

メリット

燃焼を実時間で制御できる

推進力が比較的大きい

デメリット

異常燃焼による爆発が起こる場合がある

液体水素と液体酸素を使う場合、極度の低温時に制御が難しい(推進剤の三態が変わるから)

ハイブリッドロケット

https://www.jss.jaxa.jp/ar/j2017/4352/

固体と液体の良い所どりをしたのが、ハイブリッドになります。

燃料は固体で機体中央付近に固定され、酸化剤は液体でタンクに格納されます。

そして、ポンプとバルブを通して送り込みます。

発生したガスをノズルで噴射させて、反動でロケットは進みます。(これは固体と同じ)

宇宙旅行にも使われようとしており、この次世代ロケットがこちらのハイブリッドロケットです。

メリット

燃焼を実時間で制御できる

燃料が暴走しにくい

比較的安全

デメリット

大型化が難しい

推進力が液体に劣り、地球の周回軌道まで行くのが難しい


今回は、主に推進力となる燃料、特に強推進のロケットについて解説しました。

ゴトー自身も何もないところから、だんだん専門的になってきました!w

自分の知識が少しずつでもついて、今後の役に立ちそうです!

続けて、ロケット本体の構造分類・種類の解説です。

いわゆる「使い捨て」「再利用」とかです。

今後もよろしくお願いします!

Have a great life!

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