ロケットや人工衛星が「軌道に乗る」とは？

Question

初歩的な質問ですみません・・・

・ロケット（人間の乗った宇宙船やカプセル）や人工衛星がはるか地球上空（すなわちそこはすでに宇宙）で〇〇軌道に乗った、とか言いますが、あれって上昇中に次第に重力が無くなっていきある地点で軌道の（見えない）帯のようなものにぽっかりと乗るということでしょうか？

・次に軌道上を回っている（スペースシャトルなどが）地球に帰還する場合、多分エンジンをふかし軌道から離脱すると思うのですがこれって相当強力に噴射しないと（最初、地球から離れるのと同じくらい？）重力のある大気圏に再突入出来ないものでしょうか？

tetsumyi · Accepted Answer

多くの人がとんでもない間違った理解をしていますが
多くの人工衛星（衛星放送用を除く）やスペースシャトルの高度は100～300kmです。
地球の半径は約6400kmですから地上のすぐ近くを回っているので重力は地上とほとんど変わりません。
人工衛星は地球に落ち続けています。
しかし、横方向に速いスピードで飛んでいるので地球が円形であるために落ちる速度と地面の曲がりが近いためにいつまでたっても地面にぶつかりません。
この状態を軌道に乗ったと言います。

スピードを少し落とすと落ちる速度の方が大きくなって大気に突入します。
人工衛星が帰還するのはずいぶん乱暴な方法ですから非常に危険な時となります。

henmiguei · Answer

地球上のある高度でその高度に見合った速さで、しかも地上に平行な速度を持っていると、地上に落下しないで回り続ける事が出来る物理的な道路なのです、それを軌道と呼んでいます、但し軌道は必ず地球の重心に対して円を書く物でないといけません、地上に戻るには其の速度を少しでも落とすと落下します、落とす速度が少しならゆっくりと、放物線を描いて落ち、速度をゼロまで落とすと真っ直ぐに落下します、概念的にはこれだけです。

windermere · Answer

＞でも、スペースシャトルの中は無重力状態ですよね？

　無重力状態とは重力が無くなったという意味ではありません。
　重力は存在するが、軌道に乗った人工衛星のように、自由運動をしている物体の中では、
あたかも重力がまったく働いていないかのように感じるのです。
　つまり、無重力ではなくて無重力状態なのです。

srafp · Answer

＃２です

素人が色々追加書き込みすると恥を書くことが多いのですが、昨日書き忘れたことを・・・
> 重力が無くなっていきある地点
この部分のイメージとしては、「ラグランジュポイント」も参考になるのではないでしょうか。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A9%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%A5%E7%82%B9
又、「ラグランジュ」と言う単語が思い出せずサーチしていたら、脱出速度について書かれたこんなページを見つけました。
http://quasar.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/~fukue/POPULAR/98sf/escape/escape.htm

最後にまったく役に立たない情報かもしれませんが
国際宇宙ステーションは地上約４００km上空にあるそうです。
http://www.jaxa.jp/projects/iss_human/iss/index_j.html

tetsumyi · Answer

No.4です。
そうです。スペースシャトルの中は無重力となりますが、これはスペースシャトルが落ち続けているからです。
エレベータに乗って下に降り始めるときに体が浮く感じがありますがこれはエレベターが下に落ちるのに近い状態になるからです。
実際に箱を落下させてその中を何秒か無重力にする実験装置がありますがスペースシャトルは真空中で落ち続けている実験室です。

Scull · Answer

ぶっちゃけて言えば、当初予定された速度、移動方向、位置になればそれが即ち「軌道に乗った」状態です。

この状態になれば衛星は「予定通りの運用が出来る」のです。軌道には様々な物があり、上空で静止し続ける様に見える「静止衛星軌道」やら惑星探査機の「スイングバイ軌道」やら、スパイ衛星などの「低高度衛星軌道」、果てはすぐに大気に再突入する「弾道軌道」なんて物もあります。

ほとんどの回答では「低高度衛星軌道」について説明されていますが、これで大体は間違いありません。

スペースシャトルなどの場合、本格的な減速は再突入してから「大気を使って行う」ので、軌道上での減速は「僅か大気に突入出来る程度出来ればOK」なんですよ。あの一見危険だらけの再突入は「主に効率のいい減速の為」に行われます。

※理論上では、重力の到達距離は無限遠だと考えられています。

edw-19 · Answer

軌道に乗るとは、
ロケットの最終速度で高度は決定されます。

遠心力の公式を使えば、ｍV＾２/ｒです。
これの符号を変えた物が向心力（重力）です。

計算上、目標速度が達成された＝目標高度に到達した。
軌道に乗ったとなります。

シャトルの重さが約１０万キロで、エンジン推力が５４００キロニュートンですので、１秒噴射で約１８ｍ/ｓ落ちます。
１分で約１ｋｍ/ｓ落ちます。

こうなると、重力で落ち、降下して降下角度が得られます。

計算は、ご自分でどうぞ。＾＿＾
http://stage.tksc.jaxa.jp/library/report/search-16/list/files/RR/RR0456-2.pdf

noname#131426 · Answer

重力がなくなるというのは良い表現じゃなくて、重力と遠心力（速度）の釣り合うところ。が良い表現だと思うよ。

速度と重力の釣り合いを崩して、速度を落とせば引力によって地球に引き戻されます。
ほんのちょっと逆噴射してやれば墜落します。
ただし、適当じゃなくて、何秒、零コンマ何秒の世界だけど。
速度が落ちすぎると角度がつきすぎて、空気との摩擦で燃えてしまいます。
速度が落ちなくて角度が浅いと空気の層にはじかれて宇宙（そら）の果てに飛ばされてしまうそうな。
時速数百キロの世界ですもの。

srafp · Answer

１について
ロケットは慣性力で地球から離れようとします。一方、地球の重力によってロケットは常に落下します。
その為、ロケットの辿るコースは二つの力の合力で導かれます。
このコースが地球の同心円状にある状態を「軌道に乗った」といいます。
[下手な図ですがこんなイメージ]
　　――――→(ロケットの慣性力)
　｜＼　
　｜　 ＼
　｜　　  　＼(ロケットの辿るコース)
　↓　　　
(地球の重力)

しかし、地上何万キロであっても物質は存在しますし、太陽風などの影響もあり、ロケットは僅かながらですが失速していきます。
その為、偶にはエンジンを吹かさないと地上に落ちてしまいます。

AVENGER · Answer

１：一定の曲線を描いて運行する径路に乗ること。
２：少しスピードが落ちるだけでよい。あとは自由落下。

ロケットや人工衛星が「軌道に乗る」とは？

多くの人がとんでもない間違った理解をしていますが

＞でも、スペースシャトルの中は無重力状態ですよね？

＃２です

No.4です。

ぶっちゃけて言えば、当初予定された速度、移動方向、位置になればそれが即ち「軌道に乗った」状態です。

軌道に乗るとは、

重力がなくなるというのは良い表現じゃなくて、重力と遠心力（速度）の釣り合うところ。

１について

１：一定の曲線を描いて運行する径路に乗ること。

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