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隕石などは大気との摩擦によって燃えてしまいますよね。確かロシアのミールも大気圏に突入させて燃え尽きさせたのでしたよね。
ではなぜスペースシャトルは宇宙に飛んでいって、燃え尽きないで地球に帰ってこれるのでしょうか?

gooドクター

A 回答 (9件)

外壁が少しずつ少しずつ蒸発することで,熱を逃がしています.


これを「アブレーション」と言います.
具体的にはカーボン樹脂を用いています.
炭素原子が2つ結合したもの(C-C)の結合の振動(振動エネルギー)や回転(回転エネルギー),
分子自体の運動エネルギー(並進エネルギー)に熱エネルギーが分配され,
それが機体から去ることで,熱を逃がしている,と細かく書けばそうなります.

従って「燃えない」「溶けない」材料ではなく,「少しずつ溶ける」「分子の各エネルギーが
ちょうど大気圏突入時の熱エネルギーを大きく奪う」ような材料を選んでいます.

上記の分子の振動や回転エネルギーは相当なもので,とあるロケット(スラスタ)では
逆にこれにより損失が大きく,効率が余り良くならない,と言う問題となったりもします.
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この回答へのお礼

アブレーションですか。勉強になりました。熱エネルギーを他の形態に分配して逃がしているんですね。No.2の方のアポロの話と少し似ているところがあって興味深く読ませていただきました。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:38

他の方々がおっしゃってる以外にもスペースシャトルの高温にさらされる


場所が丸みを帯びているということもあるそうですよ。尖っていると
衝撃波がスペースシャトルのすぐそばで立ってしまうため
衝撃波で急激に上げられた温度が冷える前にスペースシャトルに
伝わってしまい、丸みを帯びていると尖っているときよりも
衝撃波が遠いところに立つため、衝撃波で急激に上げられた
温度がある程度冷えてからスペースシャトルに伝わるため
溶けずにすむそうです。スペースシャトルの先がコンコルドや
戦闘機のように尖っていたら今の技術で作れる最も高温に耐えられる
材料でも溶けてしまうとか。
コンコルドのようにマッハ2程度でしたら百何十度くらいで
すむので出来るだけ空気抵抗を小なくするためにあんなに細長く
尖らせるらしいです。スペースシャトルは滑走路に着陸できさえすれば
いいので空気抵抗が大きくてもそこまで問題じゃないそうです。
スペースシャトルなどのようにマッハ30(くらいでしたっけ?)
とかになると空力加熱(空気による加熱)はマッハ数の2乗に
比例して増加するらしいので・・・・・・
大変なことになるのは想像できますね。
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この回答へのお礼

丸みを帯びているから高温にならずにすむということですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:44

他の方の回答と内容は同じですが、


イメージ的には、製鉄所の溶鉱炉です。

 中で鉄が溶けるような高温でも
ある種の焼き物(セラミック)は溶けない(燃えない)
のです。

 ただ焼き物は強度の点で問題があります。
全体が有田焼のスペースシャトルでは
割れてしまう。

 そこでタイルにして宇宙船全体に貼り付けた
のが今のスペースシャトル。
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この回答へのお礼

確かに溶鉱炉では中で鉄が溶けている容器は溶けてないですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:24

スペースシャトルは、確か、大気圏に突入する時は、腹部の耐熱パネル(セラミックタイル)で保護された部分で、ブレーキを掛けるようにして突入してきます。

ですが、セラミックタイルも、成分の一部が大気摩擦の高温で蒸発するので、最後には脆くなり、着陸後しばしば交換します。耐熱タイルが日本製で、巧みの手つくりだと言うので驚きです。
また、主翼、尾翼各耐熱基材には、熱に強い、カーボン繊維をカーボンでさらに固めた複合素材(炭素繊維強化炭素)が新たに使われています。

ですが、さすがに機体表面は、高温にさらされるので、耐熱塗料も劣化が早いので、飛行のたびに塗装、補修は欠かせません。また、機体骨格以外の外壁は、熱、チリで傷が付くたび、何回も交換されています。
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この回答へのお礼

耐熱タイルは日本製なんですか。すごいですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:20

こんばんは。


スペースシャトルのボディは特殊な耐火煉瓦で出来ているので燃えないようになっています。
ほかの打ち上げられている人工衛星や、隕石は特に大気圏突入時の待機との摩擦に耐えるように出来ていませんが、スペースシャトルや今までの地球に帰還しているカプセルは超高温に耐える特殊な素材が使われています。
カプセルで帰還するタイプのものは、三角錐の底辺の部分に耐熱の特殊金属を使用し、さらに乗務員を守るために下部にあらゆる機械を乗せて、カプセルの中を厳重に熱から守るようにされています。
また、スペースシャトルに関しては、機体が特殊セラミックの耐火煉瓦で覆われていて、特に大気圏突入時に一番摩擦を受ける機体の下部にはより高温に耐えるようなものが特殊塗料とともに使用されています。
ちなみに、スペースシャトルをフライング・ブリックなどと言うこともありますが、それはシャトルが耐火煉瓦で出来ているからです。
今度、何かの機会があればよくシャトルのボディをご覧ください。煉瓦で出来てるのがわかります(たまに剥離して落ちるんですけどね)。
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この回答へのお礼

フライング・グリップというのははじめて聞きました。機会があれば今度よく見てみたいと思います。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:17

アポロ宇宙船の時代から、地球へ帰還してくるロケットなどは、外装を特殊な耐熱セラミックで保護しています。

その上でNo1の方の回答のように大気圏への新入角度を調整して、温度が一番高くならないように帰還してくるように制御しているから、燃えずに帰ってくるのです。

隕石は保護が無いので、小さいものは地上にたどり着くまでに燃え尽きてしまいます。

人工衛星などは、打ち上げた後にロケットから分離して宇宙空間で昨日するのですが、地球への帰還を想定していない為、熱保護がありません。もともと落ちてきたら危ないので、燃えるようになっているのです。

それでも大きなものだと全部燃え尽きないので寿命が着た時には、安全な海上へ落とすようにコントロールしているのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:15

スペースシャトルといえども、何もしなければサスガに燃えます。


燃えないのは、底面に耐熱タイルを張り巡らし、且つ大気圏突入時にうまい具合に耐熱タイル側を熱くなる方向に調節して降りてくるからだそうです。

スペースシャトルが初飛行する前はこの耐熱タイルが結構話題になり、「一枚でも剥がれると宇宙船は燃えてしまうのだ」と真顔で言うSF作家もいました。
ところが、初飛行で大気圏外でイキナリ1枚どころか何枚もタイルが剥がれているのが見つかり、気まずい事態になったことを今でも憶えています。

参考URL:http://www.saga-ecf.or.jp/Tenji_Info/utuhakkennz …
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この回答へのお礼

タイルの話は興味深く読ませてもらいました。回答ありがとうございます。

お礼日時:2002/11/10 12:08

スペースシャトルが空気と接する場所には「陶器(セラミック)」が張ってありますので、高熱にさらされても燃えないのです。


アポロなんかの時は、接する部分に「樹脂」を塗っていて、わざとそれを燃えさせながら、(それが気化するとき熱が奪われる)方法で落ちていました。
アポロは一回きりですので、それでよかったのです。
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この回答へのお礼

セラミックがあるから燃えないんですね。セラミックは何度くらいまで耐えれるのでしょうか?それにしてもアポロはわざと燃やすなんてすごい発想ですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 12:00

空気との摩擦の少ない突入角をきちんと計算して


その様に制御した上で大気圏に突入しているからじゃないでしょうか。
アポロも燃えずに帰還していますからそういう角度があるんだと思います。

不要な人工衛星はもしそういう制御ができる燃料と機能が残っていても
燃え尽きずに落ちると危ないからあえて制御させていないのだと思います。
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この回答へのお礼

安全な角度というのがあるんですね。ありがとうございました。

お礼日時:2002/11/10 11:54

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