ロケットが発射される原理

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1. 作用・反作用の法則

ロケット推進の基本原理はニュートンの第3法則である作用・反作用の法則です。燃焼ガスを下方に強く噴出すると、その反作用でロケットが上方に押し上げられます。

2. 推力と重量の関係

ロケットが地面を蹴って上昇するには、エンジンが生み出す推力がロケット全体の重量より大きくなければならず、燃料を積むほど重くなる問題を解決することがロケット設計の核心課題です。

3. 多段ロケット(段分離)を使う理由

燃料を使い切った下段部をそのまま残すと不必要な重量になるため、段階的に分離して軽くなった状態で残った燃料をより効率的に使用します。韓国の누리호(ヌリ号)も1段、2段、3段で構成された多段ロケットです。

4. 脱出速度

地球の重力圏を完全に抜け出すために必要な最低速度で、地表基準で約秒速11.2kmです。

5. 軌道速度

地球低軌道にとどまり落下しないためには水平方向に約秒速7.9kmの速度が必要で、これは地球に落ちる速度と地球の曲率に沿って遠ざかる速度が均衡する地点です。

6. 液体燃料ロケット

燃料と酸化剤を液体状態で貯蔵しバルブで流量を調節するため、推力調節とエンジン再点火が可能で、精密な制御が必要なファルコン9、누리호(ヌリ号)などに広く使われます。

7. 固体燃料ロケット

燃料と酸化剤をあらかじめ混ぜて固体状態に固めておく方式で、構造が単純で長期保管に有利ですが、一度点火すると推力を調節したり止めたりするのが難しいため主に補助ブースターとして活用されます。

8. フェアリング分離

ロケットが大気圏を抜け出すと、発射初期に衛星を空気抵抗から保護していたカバーであるフェアリングを分離し、残りの飛行区間で重量を減らします。

巨大なロケットが空へ昇る力の秘密

ロケットは特別な魔法なしに物理学の基本法則だけで宇宙まで飛んでいきます。燃料を素早く噴出することで生じる反作用の力が積み重なり、ロケットを重力の外へ押し上げます。

この原理で発射されるファルコン9もあわせて知りましょう

同じ原理を基にしていても、ロケットごとに設計と再使用方式は大きく異なります。スペースX概要と主要な成果でファルコン9の再使用技術が持つ意味を確認してみてください。

よくある質問

ロケットはなぜほとんど複数の段に分かれているのですか?

燃料を使い切った下段部をそのままぶら下げていくと不必要な重量になり効率が落ちるため、段階的に分離して軽くなった状態で残りの区間をより効率的に加速させるためです。

누리호(ヌリ号)はどんな種類の燃料を使いますか?

누리호(ヌリ号)はケロシン(精製灯油)と液体酸素を使う液体燃料ロケットで、推力調節が可能なエンジンを複数束ねて使用する方式で設計されています。