人間だけで、大気圏突入できる？

スペースシャトル「ディスカバリー」で耐熱タイルが剥がれた問題で、
ニュースでは、帰還に問題なしと言っていました。

そこで、ふと思ったのですが、
最悪、宇宙服を着た人間だけで、大気圏に突入する事はできないのでしょうか？
大きめのパラシュートでもしたら、いけそうな気もするのですが。(^^ゞ
やっぱり、燃え尽きてしまいますよね？

でも、色々考えてみると、
もし、蟻１匹を同じように大気圏突入させた場合、
燃えないような気もするのですが？

うーん、考えれば考えるほど、分かりません。
アホな質問かもしれませんが、どうか教えて下さい。

No.5 ベストアンサー 回答者： PecoPlus 回答日時： 2005/08/02 11:20

　こんにちは。

　すこし、大気圏突入のイメージを誤解されているようですね。
　地球に向かって垂直に落ちてくるようなイメージを持っていらっしゃいませんか?

>静止衛星のように止まっている状態から、
>垂直に自由落下させたとして仮定してください。

　静止衛星は止まっているわけではありません。
　地球の自転と同期して動いていて、地表から見ると相対的にとまっているように見えるだけで、実際には秒速３キロ、時速にすると１万キロを超える速度でかっ飛んでいます。
　スペースシャトルも大気圏突入時には秒速6キロ、時速2万2千キロに達します。

　地表に降りてくるまでにこの速度を０にしなくてはいけません。
　つまり、地球に向かって垂直な速度より、水平の速度を殺すことが大変なのです。

　この膨大な速度を空気抵抗で減速しようとすれば、その物体の形状に関係なく同じ量だけの摩擦熱が発生します。
　つまり、同じ質量の物体ならば、流線型をしていようが、巨大なパラシュートを開いていようが、最終的には運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるわけですから、同じ熱量が発生します。
　結局はその熱にどう耐えるかの話になってしまいます。

　しかし、熱をあまり発生させずに降りてくる方法もないことはないはずです。
　ロケットを逆噴射してブレーキをかけていく方法です。
　ここでも、地球に向かって垂直に噴射するわけではありません。
　地球に向かって水平に逆噴射して、スピードを殺していくわけです。
　しかし、それでは、ロケットを打ち上げるときと同程度のロケット燃料が必要になり、いささかバカバカしいです。
　それに「人間だけで、大気圏突入」に対する答えにもなっていません。

　結局は、表面温度が千度超えても、中の人間が平気な宇宙服を作るしかないと思います。
　でも、ちょっと、難しそうですね。

この回答への補足

> 静止衛星は止まっているわけではありません。
> 　地球の自転と同期して動いていて、地表から見ると相対的にとまっているように見えるだけで、実際には秒速３キロ、時速にすると１万キロを超える速度でかっ飛んでいます。

そうなんです。そこが分からないのです。
地球の自転と同期していれば、相対的に止まっているのですから、
時速０キロになると思っていたのですが。
その辺を、もう少し詳しく教えていただけるでしょうか。

それから、地球の自転速度は赤道付近で1700km/hくらいだと思うのですが、
BSなどの静止衛星は、なぜそんなに速く飛んでるのでしょうか？
よく分かりません。

補足日時：2005/08/03 01:18

この回答へのお礼

ご回答有り難うございました。

お礼日時：2005/08/03 01:45

No.8 回答者： maikosandos 回答日時： 2005/08/03 19:06

質問が追加されているので回答します。

> １．死なない程度の減速Ｇにする方法。
　大きめのパラシュートは、使用する高度を限定しないと、急激な減速を招くので死にます。重力加速度の１０倍くらいが限度のようです。アポロの司令船では、小→中→大３個の順番に切替えていました。

＞スカイダイビングでも、落下時にはパラシュートに、
位置エネルギーのせいで摩擦熱が発生しているはずですよね。
でも、燃えません。
　他の方の回答で疑問は解消したと思いますが、速度が桁違いです。１５００度くらいに耐えないと死にます。

ただ、蟻には大きなパラシュートが、良い方法かもしれません。軽い人工衛星の回収方法として、直径１００メートルのパラシュートの開き具合をコントロールして、表面温度を２００度に抑えるアイデアがありました。
空気の薄い１２０ｋｍから７０ｋｍの間に減速してしまう。でも、空気が薄いのにどうやって、開いたり閉じたりするのかは不明です。大きな傘なのか？

この回答への補足

皆さんのおかげで、ようやく理解できました。
この場をお借りして、皆さん有り難うございました。

補足日時：2005/08/05 22:59

この回答へのお礼

> 急激な減速を招くので死にます。重力加速度の１０倍くらいが限度のようです。

パラシュートなのに、そんなにＧがかかるとは思ってもみませんでした。
１０Ｇもかかれば、確かに死にそうです。
小→中→大と３個使っていたんですね。なるほど。

> 速度が桁違いです。１５００度くらいに耐えないと死にます。

他の方のご回答でも、納得できました。
確かに、速すぎですね。

蟻ならなんとかなるというのは、興味深い話ですね。
あながち、間違ってなかったんですね。

ご丁寧な、ご回答有り難うございました。

お礼日時：2005/08/04 00:50

No.7 回答者： PecoPlus 回答日時： 2005/08/03 19:00

　#5です。

>それから、地球の自転速度は赤道付近で1700km/hくらいだと思うのですが、
>BSなどの静止衛星は、なぜそんなに速く飛んでるのでしょうか？

　赤道に突っ立っている人は、タダそれだけで、地球と一緒にそのくらいの速度で回っていることになります。

赤道上の人の速度
地球の半径 6378km × 2 × 3.14 = 地球の円周 40000km
地球の円周 40000km ÷ 一日 24時間 = 時速 1660km/h

　静止衛星の軌道は高度約35,786kmだそうです。
　高度がこれより低いと衛星は一日で地球を一回転以上してしまいますし、高いと一日で一回転することでできなくなります。

　では、速度を計算してみましょう。

静止衛星の速度
(地球の半径 6378km + 静止軌道の高度 35786km) × 2 × 3.14 = 静止軌道の円周 265000km
静止軌道の円周 265000km ÷ 一日 24時間 = 時速 11000km/h

　となります。

　やはり、赤道に立っている人よりも圧倒的に速いです。
　しかも、高いところにある物体というのは、それだけで位置エネルギーがあります。
　その物体が低いところに向かって運動すると、位置エネルギーが運動エネルギーに変わってしまい、大気圏に突入するころには、ますます、速くなってしまうでしょう。
　その速度を殺すために空気抵抗を使えば、運動エネルギーは熱エネルギーに変わってしまい、結局、熱の問題に戻ってしまうわけです。

この回答へのお礼

静止衛星がそんな高いところを回っているとは知りませんでした。
だから、圧倒的に速いスピードなんですね。
地球を回っていると言うより、宇宙で回っている感じですね。

だからなんですね。
なるほど、やっと、合点がいきました。
つまり、その地上と静止衛星（スペースシャトル）との速度（エネルギー）の差を、
どこかでなくさないといけない、ということなんですね。
しかも、それプラス、位置エネルギーの問題もありますし、
位置エネルギーだけなら、パラシュートで何とかなるかなとも思っていたのですが、
到底無理そうですね。

分かりやすいご解説、有り難うございました。

お礼日時：2005/08/04 00:40

No.6 回答者： matrsetra 回答日時： 2005/08/02 20:04

人類初の宇宙飛行は最後はパラシュートで脱出しなければならなかったようですが、それでも6000メートルからです。

アポロの場合でも7000mで開き始めメインのパラシュートは3000mで開き時速33km程で着水するそうなのでこれもかなりの負担が掛かるようです。
最大の空力加熱を受けるのは高度70kmあたりです。
大気に対して8km/s飛ぶ物体のエネルギーは1kg当たり7640kcalにたっするらしいです。
はたして蟻とて。
それ程大気圏再突入の速度は想像を絶する速度なのでしょう。

参考URL：http://spaceinfo.jaxa.jp/db/kaihatu/astronauts/a …

この回答へのお礼

地面に向かって、8km/sで落ちて行くんですね。
そりゃ、燃え尽きますね。
でも、蟻１匹って、何グラムあるんでしょうね。
やっぱり、いくら軽いとはいえ、燃えそうですね。

ご回答有り難うございました。

お礼日時：2005/08/03 01:57

No.4 回答者： maikosandos 回答日時： 2005/08/01 09:09

今の宇宙服では、大気圏突入しても生きて帰れません。

１．死なない程度の減速Ｇにする方法。

２．現状、大気による減速方式を採るので、発生する熱を遮断する方法。

３．地面の近くでは、フワリと降りる方法。

以上３つが無いと生きて帰れません。

ガンダムでは、お腹からビニールシートを出して、気化熱で防ぐ方法でした。

断熱方法が不明ですが、サーフボードに乗って突入して、最後はパラグライダーなら生き残れる。

蟻はトリビアで、地表付近では死なない事が証明されているので、呼吸に必要な空気が入った風船に入れれば大丈夫なのか？大気上層部での断熱が無いと焼ける。

この回答への補足

ご回答有り難うございます。

静止衛星のように止まっている状態から、垂直に自由落下させたとして仮定してください。

> １．死なない程度の減速Ｇにする方法。

すみません。よくわかりません？

> ２．現状、大気による減速方式を採るので、発生する熱を遮断する方法。

スカイダイビングでも、落下時にはパラシュートに、
位置エネルギーのせいで摩擦熱が発生しているはずですよね。
でも、燃えません。
大気圏外から、落下した（押した）場合は、なぜ摩擦熱が発生するのかが、いまいちよく分かりません。

大気がない高さでは、摩擦熱が発生しませんし、
大気が含まれる高さまで落ちると、少しずつパラシュートでブレーキがかかり、
少しずつ速度が落ちる。
そして無事、地上に帰還ってなりそうですが…。

> ３．地面の近くでは、フワリと降りる方法。

これは、普通のパラシュートで解決できると思います。

以上３点、宜しくお願いします。

補足日時：2005/08/02 00:32

No.3 回答者： taunamlz 回答日時： 2005/08/01 09:02

No1です。

周回軌道上を回るスピードがやばいので燃え尽きるって事だと思います。
つまり、自由落下（縦方向）の速度で熱くなるのではなく、横方向の速度があまりにも速すぎるのでそれを止めるためのエネルギーが
熱になっていると言うことだと思います。
なので、周回軌道上をぐるぐる回っていたのであれば、蟻だろうが燃え尽きるってことだと思います。
もし、止まっていた状態から落ちたんだとしたら、燃えないかもしれないんじゃないかと思います。
その辺は専門家じゃないのでわかりません。

この回答への補足

ご回答有り難うございます。

静止衛星のように止まっている状態から、垂直に自由落下させた場合、
巨大なパラシュートなどを付けた、
人間でも、燃えない可能性があるのでしょうか？

補足日時：2005/08/01 23:57

No.2 回答者： bandgap 回答日時： 2005/08/01 02:36

いまいち自信ないですが．

さて，地球周回軌道を宇宙服をつけて回っている人が，何かの拍子で地球に向けて降下するとしましょう．安全に降下するためには
　　　・宇宙服が燃え尽きない程度にスピードを殺す
　　　・地面にぶつからない程度にスピードを殺す
必用があります．

落下直後，まだまだスピードが遅いうちは，空気が薄いこともあってパラシュートが効きません．

スピードが速くなるにつれてパラシュートが効くようになってきますが，スピードが速すぎてパラシュートのロープにすごい力がかかってロープが切れます．

もしも
　　　・パラシュートが十分大きく，薄い空気でも十分減速できる．
　　　・ロープは切れない程度に丈夫

であれば，大気圏まで降りてこられますが，上空の強風でパラシュートがあおられて，体にからまってしまいます．そのままでは地面に激突します．

蟻一匹なら，パラシュートがからまることもなく，無事に降りて来られるかもしれませんね．

この回答への補足

ご回答有り難うございます。

なるほど。
上記の問題点をクリアできれば、
理論的には、大気圏まで降りてくることが可能なんですね。

もう一つお聞きしますが、
蟻は、１メートルの高さから落としても、
100メートルの高さから落としても、死にませんが、
大気圏外から落とした（投げた？）場合、
どうなるんでしょうか？

補足日時：2005/08/02 00:06

No.1 回答者： taunamlz 回答日時： 2005/08/01 01:55

似たような質問発見しました。

参考までにどうぞ。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=399395

この回答へのお礼

リンク見ました。
参考になりました。
でも、人間や蟻だとどうなのでしょうね？

ご回答有り難うございました。

お礼日時：2005/08/01 23:49