大気圏突入と再突入の違いは

大気圏突入と再突入の違いは

Ｑ１
たとえば地球からスペースシャトルを打ち上げ帰還するとき「大気圏再突入」といいますが
何故再突入（２回目の突入）なのでしょうか？
既に大気がある場所から打ち上げるので「大気圏脱出」となり
帰還のときは「大気圏突入」が正しい表現だとおもいますが。

Ｑ２
ロケット打ち上げで上昇する時何故猛スピードが必要なのでしょうか？
たとえばロケット燃料で飛べるジェット機があった場合
墜落しない程度のゆっくりしたスピードで引力圏脱出できないのでしょうか？

No.7 回答者： silence2000 回答日時： 2010/03/18 14:48

Ｑ１のみですが。

reentry
↓
大気圏内に再び存在する状態になるために宇宙空間から大気圏に入る（突入する）
↓
大気圏再突入

「再」は「突入」にかかっていない。突入が2度目ということではない。
「大気圏内に存在すること」が「再」状態であるということ。

やや苦しい解釈でした。

No.6 回答者： tetsumyi 回答日時： 2009/11/03 14:15

引力圏脱出と考える人が多いのですが地球の半径は６０００Kmでスペースシャトルは地上３００Km上空を飛んでいます。

ですから、スペースシャトルが飛んでいる位置での重力は地上とほとんど変わりません。
この位置で燃料を使わないで飛び続けるために巨大なロケットを作って重力に逆らい加速しながら飛び上がります。
そうして秒速7.9Km程度になって水平飛行になった時に燃料が切れて落下が始まりますが、
この速度で飛ぶと落ちた分だけ地球が丸いために地面が逃げるような形になっていつまでも地上に到着できないことになります。

地球の重力から脱出する為には第二宇宙速度が必要になります。
http://d.hatena.ne.jp/keyword/%B1%A7%C3%E8%C2%AE …

No.5 回答者： ruehas 回答日時： 2009/11/03 11:56

こんにちは。

Ｑ１

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%B0%97% …

Ｑ２
スペースシャトルなど衛星軌道に投入するものは「重力圏」を脱出するわけではありません。「大気圏」を脱出するのです。
ニュートン力学では地球の重力圏を離脱するためには「秒速１１ｋｍ」の速度が必要という計算になります。
同様に、衛星軌道（低軌道・高度２００～６００ｋｍ）に投入するためには必ずや「秒速８ｋｍ」程度が必要となります。衛星はこれで「地球の丸さ」に沿って自由落下を始めますので、何時まで経っても地上に衝突することはありません。ですから、この速度に達しませんと衛星軌道に乗りませんので、それは必ず墜落します。
大気圏を脱出するのは空気抵抗を避けるためです。このため、衛星軌道というのは最低でも高度１００ｋｍ以上となり、ここ切り抜けるためにたいへんな燃料と加速を必要とします。

No.4 回答者： ch3oh 回答日時： 2009/11/03 08:53

＞たとえばロケット燃料で飛べるジェット機があった場合

墜落しない程度のゆっくりしたスピードで引力圏脱出できないのでしょうか？

　質問者さんは、ジェット機が墜落しないで飛んでいられるのは大気中を進むことによって揚力を得ているからだ、ということをお忘れのようです。
　たとえ空気を必要としないロケット燃料を使ったとしても、大気圏を出ると揚力がなくなり、たちまち墜落しますよ。
　その墜落を防ぐためには燃焼ガスを下向きに噴出させなければならず、そうなるとそれはジェット機ではなくロケットそのものではありませんか？

　
　

No.3 回答者： tsugaike 回答日時： 2009/11/03 08:26

Ｑ１について

まず、大気圏とは下から対流圏、成層圏、中間圏、熱圏に細分され、
その外側を外気圏(外圏)とよんでいる。
上記の層すべてを大気圏とよんでいるため打ち上げ時にそこを
通り帰還時に再度通るので再突入となります。
ですので隕石など地球外から来たものは「大気圏突入」となります。

Ｑ２について
地球の重力圏を脱出するのにはマッハ１１以上が必要と言われていますが
質問者様がおっしゃるようにエネルギーを出し続けられれば、
歩いているような速度でも脱出は可能です（理論的には）
ただ普通に考えて一番エネルギーを使わない方法で重力圏を
脱出したいですよね。
そうなると目的によって変わってきます。
まず人工衛星等の地球の周回軌道に乗せる場合は、
真上に打ちあげて十分あがったところで地平線の彼方に落とすのです。
地球は丸いので落下放物線の先はいつまでたっても地表にたどり着けない。地球の周りを落下し続ける、これが地球周回軌道です。
このある程度の高さまで打ち上げるのに必要な最初のエネルギーの
速度の部分が脱出速度とよばれているのです。
この速度を上げすぎると周回軌道に乗らずに出て行ってしまいます。
また通常地球から出て行く場合も、地球周回軌道で遠心力をつけて
軌道を目的地に合わせて再度噴射して出て行きます。
話が前後しますが最初に全てのエネルギーを使って打ち上げる
としますよね。そうするとエネルギーは質量Ｘ速度です。
これが大気によって摩擦抵抗で減っていき足らなければ放物線を描いて
落下してしまいます。
この質量Ｘ速度の「速度」の部分だけをとって脱出速度と
よんでいるのです。
つまりロケットを最初の打ち上げ時だけの噴射で上げるとしたら
マッハ１１必要ということです。
実際は徐々に噴射しながら上げているのでマッハ１１も出ていないでしょう。普通に脱出速度といわれると誤解しやすいのもわかります。
以上参考までに。

No.2 回答者： pasocom 回答日時： 2009/11/03 07:56

A1.いったん「大気圏外」に出たシャトルが、再び「大気圏内」に戻る、という意味で「再突入」といいます。

確かにそのまま解釈すると「二度目の突入」のように感じますね。

A2.ゆっくりのスピードで上昇した場合、ロケットはいずれ地球の引力に引かれてスピードが落ち、やがて落下してしまいます。（燃料が無限にあれば別ですが）。落下せずに地球の周りを回る軌道に乗るためには「秒速7.9km」という速度が必要なのです。この速度は、物体に働く地球の引力と遠心力が釣り合うことから計算される速度で「第一宇宙速度」と呼ばれます。この速度に達すると物体は「慣性」によって燃料なしで永久に地球軌道を回ることができます。
余談ですが、地球の引力から脱出して引力圏外に出るには秒速11.2kmという速度が必要で、これを「第二宇宙速度（脱出速度）」といいます。

No.1 回答者： NNori 回答日時： 2009/11/03 07:32

A2だけ、

確かにおっしゃる通りです。ただし、ゆっくりしたスピードで飛び続けるためには、燃料が必要です。墜落しない程度のゆっくりしたスピードで引力圏を脱出したあと墜落しない程度のゆっくりしたスピードで飛び続けられれば良いのですが、宇宙空間では空気がないので自分の飛びたい方向の反対方向になるべく速いスピードで物質（燃料）を投げるしかないのです。
つまり最初にもっている水素と酸素を投げ出すともう加速・減速ができなくなってしまうのです。
引力圏を脱出したあと燃料なしで飛び続けるためには、最初に加速しまくるしかないのです。

地球に帰還するときにも同じでゆっくり降りてくればいいじゃないか、と思うかもしれませんが、飛び出すのに一生懸命だった宇宙船はゆっくり帰るための燃料を持っていないのです。宇宙空間で減速するためには、やはり燃料を逆向きに投げて自分の速度を落とすしかないからです。減速に必要な燃料は加速で必要だった燃料と同じになります。なので、しかたなく地球の大気を利用して減速するわけです。その結果大気圏に突入して高温に耐えながら減速するのです。