非常 ひじょう に高 たか い場所 ばしょ から大砲 たいほう を水平 すいへい に発射 はっしゃ した際 さい の弾 たま の飛行 ひこう 経路 けいろ 。図 ず のうち、AとBがここでいう弾道 だんどう 飛行 ひこう にあたる。
弾道 だんどう 飛行 ひこう (だんどうひこう、英 えい : sub-orbital flight )は、大砲 たいほう の弾 たま のように弧 こ の弾道 だんどう を描 えが く飛行 ひこう 形態 けいたい 。一般 いっぱん 的 てき には、弾道 だんどう ミサイル や軌道 きどう に到達 とうたつ しないロケット の飛行 ひこう 経路 けいろ を指 さ す言葉 ことば として使 つか われる。宇宙 うちゅう 開発 かいはつ の分野 ぶんや では宇宙 うちゅう 弾道 だんどう 飛行 ひこう や準 じゅん 軌道 きどう 飛行 ひこう と呼 よ ばれることもある (sub-orbital spaceflight )。
ICBM などの弾道 だんどう ミサイルの中 なか には、高度 こうど 1000kmというスペースシャトル の飛行 ひこう 高度 こうど (~578km)以上 いじょう の高 たか さに達 たっ するものもあるが、弾道 だんどう 飛行 ひこう では速度 そくど が第 だい 一 いち 宇宙 うちゅう 速度 そくど (28,400 km/h)を超 こ えないため、いずれは地表 ちひょう に到達 とうたつ し、地球 ちきゅう を回 まわ る軌道 きどう となることはない。
有人 ゆうじん 弾道 だんどう 飛行 ひこう [ 編集 へんしゅう ]
宇宙 うちゅう 飛行 ひこう という観点 かんてん から見 み ると、弾道 だんどう 飛行 ひこう は宇宙 うちゅう 空間 くうかん に到達 とうたつ でき、かつ必要 ひつよう な速度 そくど は抑 おさ えられるため、最初 さいしょ の目標 もくひょう とされてきた。1961年 ねん 、アメリカ 初 はつ の有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん したマーキュリー計画 けいかく も、当初 とうしょ は16分間 ふんかん の弾道 だんどう 飛行 ひこう であった。また、2004年 ねん にAnsari X Prize に参戦 さんせん した民間 みんかん 企業 きぎょう による宇宙船 うちゅうせん として初 はじ めて有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん したスペースシップワン も、高度 こうど 100km、マッハ 3の弾道 だんどう 飛行 ひこう であった。2010年 ねん 現在 げんざい 、カーマン・ライン を超 こ える弾道 だんどう 飛行 ひこう は宇宙 うちゅう 旅行 りょこう の対象 たいしょう となっている。
ソビエト連邦 れんぽう で1946年 ねん から1947年 ねん にかけて接収 せっしゅう したV2ロケット を基 もと に有人 ゆうじん 弾道 だんどう 飛行 ひこう を実施 じっし する計画 けいかく がロケット技術 ぎじゅつ 者 しゃ のMichael Tikhonravovと化学 かがく 者 しゃ のNikolai Chernyshevによって策定 さくてい され、クレムリン で協議 きょうぎ された[1] [2] [3] [4] 。
この計画 けいかく では姿勢 しせい 制御 せいぎょ 装置 そうち や生命 せいめい 維持 いじ 装置 そうち を装備 そうび した与 あずか 圧 あつ 式 しき カプセルを備 そな え、カプースチン・ヤール から打 う ち上 あ げ、高度 こうど 190kmまで上昇 じょうしょう 後 ご 、カプセルが分離 ぶんり してパラシュート で降下 こうか して着地 ちゃくち 寸前 すんぜん に減速 げんそく 用 よう の逆 ぎゃく 噴射 ふんしゃ 小型 こがた ロケットを使用 しよう して軟着陸 なんちゃくりく する予定 よてい だった[5] 。OKB-1 の一員 いちいん だったM.K.Tihonravovが提案 ていあん した。この計画 けいかく にはBP-190の名称 めいしょう が与 あた えられ、1947年 ねん に作業 さぎょう に着手 ちゃくしゅ して1940年代 ねんだい 末 まつ から1950年代 ねんだい 初頭 しょとう にかけて国内 こくない で入手 にゅうしゅ 可能 かのう な技術 ぎじゅつ で軌道 きどう 周回 しゅうかい と人工 じんこう 衛星 えいせい の軌道 きどう 投入 とうにゅう に到達 とうたつ 可能 かのう な速度 そくど の実現 じつげん 可能 かのう 性 せい を実証 じっしょう した[4] 。1950年 ねん から1953年 ねん にかけてTihonravovのチームはロケットの問題 もんだい の解決 かいけつ に注力 ちゅうりょく した[4] 。セルゲイ・コロリョフ は当初 とうしょ 、彼 かれ らを支援 しえん していたものの、有人 ゆうじん 飛行 ひこう は時期 じき 尚早 しょうそう であるとして後 のち に反対 はんたい の立場 たちば にまわる事 こと になる[1] 。同 どう 時期 じき OKB-1 はR-5 の受注 じゅちゅう を抱 かか えていて有人 ゆうじん 飛行 ひこう に着手 ちゃくしゅ する余裕 よゆう が無 な かった[6] 。
マーキュリー・レッドストーン3号 ごう [ 編集 へんしゅう ]
マーキュリー・レッドストーン3号 ごう
マーキュリー・レッドストーン3号 ごう は、アメリカ航空 こうくう 宇宙 うちゅう 局 きょく の有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 計画 けいかく のひとつでマーキュリー計画 けいかく において最初 さいしょ に打 う ち上 あ げられた有人 ゆうじん 機 き である。コールサイン はフリーダム7。1961年 ねん 5月5日 にち に打 う ち上 あ げられ、宇宙 うちゅう 空間 くうかん までの弾道 だんどう 飛行 ひこう に成功 せいこう した。これは、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく における初 はつ の有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう となった。
マーキュリー・レッドストーン3号 ごう は飛行 ひこう 時間 じかん 15分 ふん 28秒 びょう 、最高 さいこう 高度 こうど 187.42kmの弾道 だんどう 飛行 ひこう を行 おこな い、地上 ちじょう に帰還 きかん した。着水 ちゃくすい 地点 ちてん は射場 しゃじょう より487.26km離 はな れた大西 おおにし 洋 ひろし 上 うえ であり、アラン・シェパード および宇宙船 うちゅうせん はヘリコプター により航空 こうくう 母艦 ぼかん レイク・シャンプレイン に回収 かいしゅう された。
X-15
X-15 は、アメリカ で開発 かいはつ された高 こう 高度 こうど 極 ごく 超 ちょう 音速 おんそく 実験 じっけん 機 き 。ノースアメリカン 社 しゃ によって3機 き が製作 せいさく された。ジェットエンジン ではなくロケットエンジン により高 こう 高度 こうど まで上昇 じょうしょう 可能 かのう な能力 のうりょく を持 も つロケットプレーン であり、この機体 きたい で得 え られた極 ごく 超 ちょう 音速 おんそく 下 した での空 そら 力 りょく 特性 とくせい や熱 ねつ 力学 りきがく 的 てき 影響 えいきょう などの研究 けんきゅう 結果 けっか は、やがてはスペースシャトル の開発 かいはつ にまで貢献 こうけん した。
1963年 ねん 8月 がつ 22日 にち に行 おこな われた91回 かい 目 め のフライトで、ジョセフ・A・ウォーカー の操 あやつ る機体 きたい がカーマンライン を超 こ えて高度 こうど 107,960mに到達 とうたつ した。これがX-15計画 けいかく 中 ちゅう の最高 さいこう 到達 とうたつ 高度 こうど となった。
スペースシップワン
スケールド・コンポジッツ社 しゃ によって開発 かいはつ された有人 ゆうじん 宇宙船 うちゅうせん であるスペースシップワンは、2004年 ねん 6月21日 にち に高度 こうど 約 やく 100 km(カーマン・ライン )の宇宙 うちゅう 空間 くうかん に向 む けた弾道 だんどう 飛行 ひこう を成功 せいこう させ、世界 せかい で初 はじ めての民間 みんかん 企業 きぎょう による有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん した。
スペースシップワン の後継 こうけい 機 き であるスペースシップツーは、弾道 だんどう 飛行 ひこう による宇宙 うちゅう 旅行 りょこう の実現 じつげん を目指 めざ しており、2018年 ねん 12月に高度 こうど 82.7kmの有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん した[7] 。
ブルーオリジン によって開発 かいはつ された有人 ゆうじん 宇宙船 うちゅうせん であるニューシェパード は、同 おな じく弾道 だんどう 飛行 ひこう による宇宙 うちゅう 旅行 りょこう の実現 じつげん を目指 めざ している。名称 めいしょう は、前述 ぜんじゅつ のマーキュリー・レッドストーン3号 ごう のアラン・シェパード 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう 士 し に由来 ゆらい する。2015年 ねん 11月23日 にち に高度 こうど 100 km(カーマン・ライン )を超 こ え宇宙 うちゅう 空間 くうかん に向 む けた初 はつ の無人 むじん 弾道 だんどう 飛行 ひこう を、次 つ いで2021年 ねん 7月 がつ に有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう を実現 じつげん した。
軌道 きどう 力学 りきがく の比 ひ エネルギーとの関係 かんけい [ 編集 へんしゅう ]
自由 じゆう 落下 らっか (ここでの自由 じゆう 落下 らっか はただ落下 らっか する運動 うんどう ということではなく、水平 すいへい 投射 とうしゃ 後 ご に重力 じゅうりょく の影響 えいきょう を受 う けて落下 らっか する運動 うんどう である。)中 ちゅう の軌道 きどう は軌道 きどう 方程式 ほうていしき で与 あた えられる楕円 だえん 軌道 きどう の一部分 いちぶぶん として表 あらわ すことができる。近 きん 地点 ちてん 距離 きょり は大気 たいき も含 ふく めた 地球 ちきゅう の半径 はんけい Rよりも小 ちい さいため、ここでの軌道 きどう の楕円 だえん は地球 ちきゅう と交差 こうさ する。この時 とき 宇宙船 うちゅうせん は宇宙 うちゅう に飛 と び立 た つことはできない。 長 ちょう 軸 じく は地球 ちきゅう に垂直 すいちょく で、半 はん 長 ちょう 軸 じく a は R '/ 2以上 いじょう である。 比 ひ 軌道 きどう エネルギー
ϵ
{\displaystyle \epsilon }
は以下 いか のように与 あた えられる。
ε いぷしろん
=
−
μ みゅー
2
a
>
−
μ みゅー
R
{\displaystyle \varepsilon =-{\mu \over {2a}}>-{\mu \over {R}}\,\!}
ここで
μ みゅー
{\displaystyle \mu \,\!}
は標準 ひょうじゅん 重力 じゅうりょく パラメータ である。
また、ほとんど常 つね にa < R が成 な り立 た ち、
ϵ
{\displaystyle \epsilon }
は周回 しゅうかい 軌道 きどう での最小 さいしょう 値 ち
−
μ みゅー
2
R
{\displaystyle -{\mu \over {2R}}\,\!}
の値 ね より低 ひく くなる。
したがって宇宙船 うちゅうせん をただ単 たん に宇宙 うちゅう 空間 くうかん まで持 も ち上 あ げるだけの場合 ばあい と比較 ひかく して、宇宙 うちゅう 空間 くうかん に行 い くために余分 よぶん に必要 ひつよう な比 ひ エネルギーは0と
μ みゅー
2
R
{\displaystyle \mu \over {2R}\,\!}
の間 あいだ である。
主要 しゅよう 項目 こうもく 応用 おうよう 有人 ゆうじん 宇宙 うちゅう 飛行 ひこう
主要 しゅよう 項目 こうもく 危険 きけん 性 せい 主 おも な計画 けいかく その他 た
軌道 きどう ・航行 こうこう 打 う ち上 あ げ
主 おも な機関 きかん その他 た