衛星が宇宙空間で姿勢制御ができるのはナゼ？

Question

真空状態である宇宙空間でも、火星や土星に向かう探査衛星は自分で軌道修正や姿勢制御ができますよね。

左右方向に少しエンジンを噴射してやれば反対方向へ姿勢が変わるので、本体を正しい方向へ向ける事が可能になるのだと聞いています。

一見なるほどと思ったのですが、若干疑問に感じるものがありました。

というのは、大気中を飛行する航空機の場合は、後ろ向きに空気を強い圧力で吐き出す事で前向きの推力を得ていると思います。

でもこれはエンジンの後ろに空気という見えない壁があり、それからの反発力があって、その結果として前向きの推力が得られると思うのです。　 つまり壁にボールをぶつければ跳ね返ってくるのと同じ原理ですね。

これがもし空気が無ければ、いわゆる　「のれんに腕押し」　状態になって、空気を押し出してもスコンと抜けてしまい、推力を得る事ができなくなると思います。

ところが上に挙げたような探査衛星では、横方向に少し噴射してやれば、真空状態にあるのにかかわらず、方向転換や姿勢制御ができるのはナゼでしょうか？

いくら噴射してやっても、パワーがスコンと抜けてしまって姿勢制御など出来ないようなイメージがあるのですが　・・・

それとも宇宙空間には、大気に代わって何か反発力が得られる物質に満ち溢れているのでしょうか ？

noname#113260 · Accepted Answer

つるつるした滑りやすい場所で壁を押してみてください。
思いっきり押すと自分の体が後方へ押し返されずるずる行くと思います。
同じように重い物をつるつるした投げると反動で滑ります。
宇宙空間は究極の滑りやすい場所ですから、エネルギーを噴出すれば出したほうが反動で飛ばされます。
つまり、エネルギーは出すということはエネルギー側から見ると出したものを蹴飛ばしてやるという事になります。

redowl · Answer

噴射物に質量、速度があるからです。
噴射物の質量と速度に比例して運動量をかえる事ができるので、真空中でも姿勢を制御できます。

一例ですが、無風状態の中、池にボートが浮かんでいて、そのボートにたくさんの野球ボールくらいの石と実験者が乗っています。
実験者が船尾方向に石を投げると、ボートは船首方向に進みます。石を投げる速度が大きいほどボートの速度が大きくなります。

liar_adan · Answer

＞でもこれはエンジンの後ろに空気という見えない壁があり、
＞それからの反発力があって、その結果として前向きの推力が得られると思うのです。
＞つまり壁にボールをぶつければ跳ね返ってくるのと同じ原理ですね。

これは違うのです。
もしそうだとすると、
「真空の宇宙空間ではロケットが飛ばない」
ということになってしまいます。
そんなことはありません。

宇宙空間に、飛行士が二人浮いているところを考えてください。
二人が、殴り合いをしたとします。
二人のストレートが同時に決まったとすると、
その反動で、二人は離れていきます。

ロケットの推進原理もこれと同じです。
片方の宇宙飛行士が「ロケット本体」
もう片方が「噴出されるガス」
パンチの力が「ノズル内で燃焼される爆発力」や「ガス圧」などです。

「ロケット本体」と「噴出されるガス」では
質量に大きな違いがありますが、
その分、ガスは超高速で噴出されていくので、
ロケットに加速がつくのです。

MSZ006 · Answer

作用反作用の法則です。
質量のあるガスを噴出すると噴出したほう（ロケット）にも反対向きの力がかかります。

ですから周りに空気のようなものがなくても動けます。

nrb · Answer

ここでもどーぞ

参考URL：http://web.nnl.isas.ac.jp/~hasimoto/acs/

衛星が宇宙空間で姿勢制御ができるのはナゼ ？

つるつるした滑りやすい場所で壁を押してみてください。

噴射物に質量、速度があるからです。

＞でもこれはエンジンの後ろに空気という見えない壁があり、

作用反作用の法則です。

ここでもどーぞ

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