宇宙輸送用ロケットについて

宇宙輸送用ロケットを1段式ロケットで実現するにはどのような技術革新があれば可能か、理想速度の式(ツィオルコフスキーの式)も用いて数値を交えて具体的に教えていただきたいです。
よろしく
お願いします。

No.1 回答者： ぷらぐろまあ 回答日時： 2019/06/23 03:07

そんな複雑なことは考えなくて大丈夫です。

地球からの離脱には大出力が必要で、
重力が減ってきたら質量の少ないほうがコントロールコストが低いだけです。

No.2 回答者： satoumasaru 回答日時： 2019/06/23 06:56

光子ロケットでしょう。

光子ロケット（コトバンク）
https://kotobank.jp/word/%E5%85%89%E5%AD%90%E3%8 …

光子の噴出の反動を利用して推進させようというロケット。ロケットが到達できる速度は噴出させるガスの速度に比例する。光の速度は秒速 30万 kmであるから，光子の噴出の反動で飛ぶロケットは最も速くなりうるわけで，これ以上速いロケットは考えられない。このようなロケットは，ドイツの E.ゼンガーが 1953年頃に提案したもので，その構想は尾端に巨大な反射鏡を取付け，その焦点にあたる部分で特殊な核反応を行わせ，非常に濃密な光のビームをつくり，その反動で推進させるというものだった。それには完全な反射率をもった反射鏡や反応にあずかった物質のほとんど全質量が光子に転化するような核反応が必要であるが，いまのところは実現の見込みはない。しかし理論的には，太陽系を越えて，他の恒星にまで旅ができるという夢のロケットである。

この回答へのお礼

光子ロケット、初めて耳にしました。
参考にさせていただきます、ありがとうございます。

お礼日時：2019/06/24 00:05

No.3 ベストアンサー 回答者： fba 回答日時： 2019/06/23 19:09

…学校の課題？

　このごくシンプルなツィオルコフスキーの式でいじれるパラメーターは3つ（実質2つ）しかないんだから、後はどのパラメーターをどうしたらΔVを大きくできるかの問題ですわな。

　現在ある技術では単段式だとΔVが足らないので、噴射速度を上げるか、質量比を上げるかの2択、というのが一般的な回答。…が、若干インチキな方法もある。

(1)噴射速度を上げる
　#2氏の回答通り、光速で噴射できれば当然ΔVも上がる…と言いたいところだが、瞬間的な推力は噴射速度×質量で決まるので地上からの打ち上げに向いているかというとちょっと怪しい（向いているとしても打ち上げ場がぶっ壊れるかも）。イオンエンジンも噴射する質量が小さいので推力自体は大きくない。と言って化学推進は既に限界値に近い状態なので革新の余地がない（1%とか0.5%改善できても単段式実現にはならない）。

(2)質量比を上げる
　一番簡単なのはペイロード（≒衛星）を軽量化すること。実際冥王星等探査機（ニューホライズンズ）なんかは従来の探査機よりもはるかに軽量で、月軌道を越えるのにわずか8時間ほどで済んだ≒現在の技術の単段式ロケットでも地球周回軌道に乗せられたかもしれない。
　ペイロードを軽くできないならロケットの機体重量を軽くすれば良い。簡単ではないけどね。

(3)インチキ？
　地球から打ち上げるのが前提なら、途中まで大気中の酸素を使えばその分だけ酸化剤の搭載量を減らせるので質量比の改善につながる。ジェットエンジン的な動作とロケットエンジン的な動作を1台で（重量を増やさずに）行える技術革新か、両方載せて重量を増やさない技術革新かどっちかは必要。

　…てな感じかね。

この回答へのお礼

とてもとてもご丁寧にありがとうございます。参考にさせていただきます。
ちなみに言うと学校の課題です。

お礼日時：2019/06/24 00:03