スペースシャトルの速度は、マッハ25と聞きましたが・・・もしかして宇宙のゴミ等もマッハの速度で飛んでるのですか?又、スペースシャトルは宇宙空間で完全停止(速度0)できるのですか?

A 回答 (4件)

>もしかして宇宙のゴミ等もマッハの速度で飛んでるのですか?



そうです。
(音速は無いですが・・)

>宇宙空間で完全停止(速度0)できるのですか?

停止の定義は?、地球は動いていますから・・・。
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こんにちは。


スペース・シャトルは、普段はだいたい地上400kmという辺りの高さを飛んでいるのですが、そのときの速度は秒速7.7kmくらいで、マッハに直すと22.6ですね。これは「軌道速度」と言い、重力に捕らわれて地球の周りを回る物体の速度です。そして、その速度は高度で決まります。ですから、地上400kmの高さでは、スペース・シャトルもスペース・デブリも、全ての物体は秒速7.7km・マッハ22.6で地球の周りを回ります(円運動の場合)。これは、ニュートンの法則で決まっていることです。

この速度は地球を回る速度ですから、地球に対しての速度です。
宇宙には望遠鏡で見える天体の他に大小の小惑星がたくさんありますが、これらはだいたい太陽系ができた頃からみんな同じ方向に回っています。ですが、スペース・デブリはあとからできた人工物がほとんどで、その回る方向はてんでバラバラです。ですから、高度400kmで運行されるスペース・シャトルがデブリと正面衝突をすることもあり得ます。
高度400kmではお互いがマッハ22で動いているのですから、正面からぶつかれば、そのときの衝突速度は倍のマッハ44・秒速15kmを越えます。こんな速度でぶつかるならば、たった数ミリのゴミでもシャトルの胴体に穴が空いてしまいますよね。

スペース・デブリには人工衛星の残骸から剥げたペンキのカスまで、様々な大きさがあります。相当な数が浮遊していると考えられていますが、小さなものはダメージが少ないので、壁を頑丈にしたりといった対策が取れます。当然、大きなものは数が少なく、現在直径10cm以上のものは軌道を監視しているので、分かっているものであれば避けることもできるそうです。ですが、最も怖いのは、直系1mmから10cm以下の、その中間クラスです。衝突のダメージも大きく、地上から監視することができません。そして、このような事故は、現在運用の始まった国際宇宙ステーションなどでは、10年間稼動するならば、2回ほどの確率で起こり得るのだそうです。

それから、スペース・シャトルが停止することはできません。地球に対して速度が「0」になれば落ちて来てしまいます。その軌道高度に留まるためには、その軌道速度で回り続けなければなりません。
この速度は地球に近ければ速くなり、高度が高ければ遅くなります。スペース・シャトルよりももっと高い静止軌道、高度3万6000kmでは、秒速約3kmくらいになり、静止衛星は地球の24時間と歩調を合わせることができるようになります。逆に言えば、この高度と速度であれば「地表に対して静止できる」ということですが、地球に対しては秒速3kmでなければやはり墜落してしまいます。
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宇宙空間は空気が薄く、一旦加速した物質は速度が落ちません。


宇宙のゴミ(スペース・デブリ)は平均10km/sほどと言われております。
時速に換算すると60×60×10で36,000km/hですから、スペースシャトルより速いくらいですね。
静止という意味ですが、静止軌道上で地球の自転速度と同じになれば見かけ上静止します。
その速度は赤道上36,000kmで3km/秒になります。
スペースシャトルはこれより速く飛べますから、理屈の上では可能でしょう。
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スペースシャトルの早さですが、宇宙空間での早さを言うなら、宇宙空間はほぼ真空状態ですから、当然”音”は伝わりません。

ですから、音速を基準にした”マッハ”で速さを表すことはできません。また、音速も気圧や気温で変化します。
とはいえ、たとえば気温0度の1気圧での音速、約330m/sec.を基準にすると、スペースシャトルの衛星軌道での速さ約8Km/sec.は24倍ですから、マッハ25というのはまあ妥当な数字だと思います。

宇宙空間のゴミ、これは速さはいろいろです。たとえば、人工衛星打ち上げ時にでたゴミのなかには、衛星軌道を取るものもあります。そうすると、スペースシャトルとほぼ同じ速さですね。そういうのがもし正面からぶつかってくると、相対的な速さは16km/sec.ですね。砂粒ていどでも結構なエネルギになります。窓などにも衝突の跡は見られるそうですよ。ただ、ゴミとの衝突も考慮して設計していますし、ある程度大きなものは軌道が分かっていたりするので、回避は可能です。
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