以前にも同様の内容の質問をしたのですが、カテゴリー的にこちらの方が回答を得やすいと思いますので、こちらで質問させていただきます。

弾道ミサイルをミッドコースで弾道ミサイルより小型の迎撃ミサイルを使用して迎撃することは物理的にできるかというのが質問の趣旨です。

ミッドコースというのは弾道の最上部のことですから、その高度に達するためには、迎撃ミサイルもその高度に達する能力を必要とします。むしろ迎撃ミサイルの方が、その高度で推力を有していないと誘導が困難だとおもいますので、それ以上の高度へ達することができなくてはならないとも考えられます。

この疑問の発端は海上自衛隊の護衛艦からミサイル防衛をするにあたってミッドコースで迎撃するとの説明があったからです。通常迎撃用のミサイルは直ちに発射する必要があるので固体燃料を用いていますから、比推力も低いのが普通です。弾道ミサイルよりも発射は後にならざるを得ませんし条件は、大変不利なのですが、どうみても弾道ミサイルより小型なのです。

具体的にはノドンが射程1000kmですから、最高高度は300km程度に達しているはずです。いくら迎撃ミサイルの弾頭を小型化しても、この高度に達するにはノドンと同じ規模以上のロケットが必要になるとしか思えません。

本当に政府の説明どおりミッドコースでの迎撃が可能なのでしょうか。

A 回答 (5件)

ノドンミサイルは液体燃料1段式で重たい1トン近くの弾頭を運ぶために、全体に大きく重たいミサイルです、しかしSM-3弾道弾迎撃ミサイルは小型化ができる加速性能が優れた固体燃料2段式ロケットで、重たい弾頭は搭載せずに、宇宙空間で敵の弾頭から発する赤外線を探知して宇宙空間を自由に飛びまわれる姿勢制御スラスターロケットエンジンを搭載したキルビークル遊撃体を体当たりして撃墜させるので小型化できます、日本の1段式固体燃料観測ロケットS-520は、直径520mm長さ8mで重さ2.1トンという小型ですが、到達高度は430kmまで達する高性能です、ですから大陸間弾道弾核ミサイルは3段式固体燃料方式にすることで、旧式の液体燃料核ミサイルの9分の1まで小型化、高性能化できました



参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/S-520%E3%83%AD%E3%8 …
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比推力に関してですが.



>それ以上に液体燃料と固体燃料の差が大きいとおもうのですよ。
>比推力も液体の方が大きいですし、ポンプなど複雑な部分があるにしても、機体はただのタンクですからね。

固体ロケットでは大体200~300秒強程度ですね.
ロケット,ミサイルで違いは余りなさそうに思われます.
液体ロケットでは,液酸液水では450秒程度ですが,
ケロシン+液酸で300秒強,実際ミサイルではもっと
取り扱いの簡単な燃料ものだと思いますので,
せいぜい200~300秒程度ではないかと思います.

>ところで観測ロケットはただのオートパイロットではないのですか。

ええと,プログラム誘導だと思います,即ちオートパイロットと言うことでしょうか..
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この回答へのお礼

だいたい液体燃料で300後半、コンポジット固体燃料で300前半、ダブルベース固体燃料だと200後半ぐらいですよね。

お礼日時:2003/07/14 22:40

>むしろ迎撃ミサイルの方が、その高度で推力を有して


>いないと誘導が困難だとおもいますので、

燃焼終了後の惰性+RCS程度で対応するのではないでしょうか?
弾道ミサイルも最高高度到達以前に燃焼終了しているでしょうから.
また弾道ミサイルは水平速度も獲得せねばなりませんので,
弾頭も含めて,それで大きくなっているのだと思います.

計測・制御系は,一般にロケットよりもミサイルの方がたいそげに
なるものだと思ってはいますが,S-520等の日本の固体推薬ロケットは
慣性誘導方式が殆どだと思いますが,迎撃ミサイルの場合は電波誘導か,
或いは自律的なプログラム誘導になるのだと思いますが,
他部分の構造係数に比べれば,両者それほど違わないのではと思います.
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この回答へのお礼

実物を見ないとなんともいえないのですが、結構、誘導部分というのはバッテリーがあったりして重いものですよね。

それ以上に液体燃料と固体燃料の差が大きいとおもうのですよ。比推力も液体の方が大きいですし、ポンプなど複雑な部分があるにしても、機体はただのタンクですからね。

同高度に到達可能なロケットと比較すれば納得できるのですが。どんなものでしょうか。

ところで観測ロケットはただのオートパイロットではないのですか。

お礼日時:2003/07/13 12:54

こんにちは。


以前の質問も一通り拝見しました。随分と熱心ですね。どの辺りが問題なのでしょうか。

>いくら迎撃ミサイルの弾頭を小型化しても、この高度に達するにはノドンと同じ規模以上のロケットが必要になるとしか思えません。

と仰る根拠が良く判りません。

弾頭が小型であれば高度300kmだろうが400kmだろうが技術的に充分可能ではないですか。SM-3の仕様をみれば、運動エネルギー弾頭の直径は0.35m、射程は1200kmとなっています。これを最高速度の秒速4kmに到達させるための燃料は約700~800kg、大変大雑把な計算ですが、少なくとも1トンを越えることはなでしょう。SM-3の機体重量が1.5トンということですから構造的に何ら問題はありませんね。この弾頭の重さを仮に180kgとして(弾頭だけが当るか機体ごと体当たりするのか知りませんが)、それを秒速4kmで弾道ミサイルに衝突させたときの運動エネルギーは破壊力にしてTNT火薬330kg分、推力を失っていても充分に破壊は可能ですよね(もし計算が間違っていたらごめんなさい)。
ノドンの射程が1000km、巡航速度が秒速3kmということだそうですから、仕様を見る限り、何処から撃って来ても取り合えず迎撃はできるわけですね。
但し、首尾良く命中させられるかどうかですが、アメリカの迎撃実験の事情も時折耳にしますし、まあちょっと無理じゃないですかねえ。いよいよ現実となった弾道ミサイルの脅威に対して自衛隊が配備を拡充するといっても、そちらの方がよほど重要な問題ではないかと思います。税金使われるだけで、当らないんじゃ困りますわなあ (^ぅ^;

この回答への補足

以下の文は、あるサイトから抜き出した部分で、ISISの観測ロケットに関してのものです。ここにあるSー520が最高高度300キロということですが、これらのロケットの規模がどれぐらいのものかわかりましたら教えてください。

「ここ10年間(1988~97年度),各年度の観測ロケットの機数は横這いで,年4,5機に留まっており,この間の総機数は,MT-135型19機,S-310型8機,S-520型12機となっている。うちS-520型3機,S-310型2機はノルウェー・アンドーヤロケット実験場から打ち上げられている。その他,ダイアナ計画(1989~90年度)で,Super-Loki6機,Viper9機(米国OSC社製小型気象ロケット)がKSCから打ち上げられている。
 現在の単段式MT-135型(搭載機器重量5kg,発射上下角80゜,最高到達高度約55km)は,成層圏のオゾン濃度,気温,風の観測を目的としており,1990年度から成層圏オゾン濃度の長期的変動を計測するため,毎年2機の割で打ち上げられている。

 単段式S-310型(搭載機器重量40kg,発射上下角80゜,最高到達高度約200km)は,主に中性大気の高度領域の観測に用いられてきた。近年は,熱圏下部から成層圏(高度130~40km)にかけた領域での,オゾン,一酸化窒素,酸素分子,原子密度などの計測の他,TMAによる風の観測等が行われている。

 単段式S-520型(搭載機器重量150kg,発射上下角80゜,最高到達高度約300km)は2段式K-9M型の後継機として開発されたもので,S-310型と共に観測ロケットの標準機として使用されている。S-520型には標準タイプの他に,回収タイプが用意されている。回収作業はヘリコプターで行っている。S-520型は本来の科学観測(銀河紫外線,近・遠赤外宇宙背景放射)に加え,衛星搭載前の予備試験,工学的機能の飛翔試験に用いられている。S-520-10,11,15号機による近赤外,遠赤外領域の宇宙背景放射の観測で顕著な成果が得られている。

 北極域における実験(ノルウェー・アンドーヤ)は4次(1990~1994年)にわたり実験班が派遣され,現地の協力を得て,S-520-12,14,21号機およびS-310-22,23号機が打ち上げられ,オーロラなどの電離圏,磁気圏現象の解明に大きな成果が得られた。

 現在,高々度における観測を目的として高性能2段式ロケットSS-520型の開発が進められている。これはS-520型モータを第1段とし,発射上下角80゜,搭載機器重量75kgに対して,最高到達高度は約900kmである。初号機の打上げは98年早々に予定され,明後年にはアンドーヤからの打上げも計画されている。また,この派生型として小型衛星打上げ能力(約15kg)を有する3段式ロケットも検討中。」

補足日時:2003/07/12 13:19
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政府の説明には疑問点がいろいろあるのですが、


理屈の上では不可能ではないだろうと思います。

というのは、弾道ミサイルは街を壊すだけの
爆薬を積んでいるのに対し(核でなければ)
迎撃ミサイルは弾道ミサイルを壊すだけの
爆薬を積んでいれば良いからです。

また、水平方向に飛ぶのにも空気抵抗を受けますから
垂直に高高度に達するのと、斜めに飛んで
同じ高度に達するのとでは
垂直に飛ぶ方が少ない燃料で済みます。

そして、
ミサイルを小さく造ることができれば
それだけ燃料も少なくて済みます。

ノドン自体、旧ソ連の旧式ミサイルの
焼き直しですから、
迎撃側が小さくても問題無いと思います。
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この回答へのお礼

確かに弾頭の重量は軽くてすみますが、そうは言っても誘導装置やベクタースラストの装置などがありますから、それなりの重量になると思うのです。(相対速度を考えれば爆薬は必要ないかもしれません。)

ノドンクラスの弾道弾ともなるとほとんど垂直方向に発射します。これはもちろん大気の濃い層をすばやく通過するためで、その後、角度を下げてゆきます。したがってそれ程の違いは出ないと思います。確かに上空で45度に傾けたとして√2倍は余計、加速は必要になるかもしれません。

ミサイルが小型になるほど、構造効率は下がりますよ。なぜならミサイルの胴体などの構造物が大きさの比率ほど小さくならないからです。特に固体燃料ロケットの場合、胴体そのものが燃焼室になりますから重量の面では不利です。

それにしてもSM3がそれ程長射程とはどうしても信じ難いのです。自衛隊装備年間にもエイジス艦の最大射高は100km+となっています。これだとファイナルコースでの迎撃しかできませんし、それなら艦載にする意味がありません。地上発射のシステムにすべきでしょう。

お礼日時:2003/07/12 13:03

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Qロケットの運動方程式

シンプルなロケットの運動方程式の問題です。
燃焼ガス(速さu)を噴射しているロケットがある。
ロケット本体の質量は噴射したガスの質量分だけ減少する。
また、ロケットの速度をv、重力加速度をg、ロケットの重さをmとした時、このロケットの運動方程式を求めよ。
という問題です。

運動量の観点から解くことは何となく分かるのですが、
運動の前後の運動量保存の式を書くと、
mv = Δmu + (m - Δm)v' (v':噴射後のロケットの速度)
となって、また、v'-v=Δv 、m-Δm ≒ m ←(Δmは微少量なので)
としてみて、これらの式から、m(dv/dt)を求めて
運動方程式 d(mv)/dt = m(dv/dt) + v(dm/dt) = -mg 
に代入してみたのですが 、違った答えになってしまいます。

因みに正解は、m(dv/dt) + u(dm/dt) = -mg 
です。
何故でしょうか? 教えてください。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

もう一つ必要ですね。

>運動の前後の運動量保存の式を書くと、

この場合は力が働いているので運動量は保存しません。

(運動量の変化分)=(力積)

です。一定の力-mgがΔt秒作用したとして力積を計算し、
Δtで割ってΔt→0の極限で微分にします。

Δmは減少すると正なので、

dm/dt = lim[Δt→0] ( -Δm/Δt )

に注意です。

Q放物運動(初速、角度、距離、高さ、滞空時間)の簡単な計算方法

http://keisan.casio.jp/has10/SpecExec.cgi?path=05000000%2e%95%a8%97%9d%8c%f6%8e%ae%8fW%2f01300100%2e%8e%a9%97R%97%8e%89%ba%2f12000100%2e%95%fa%95%a8%89%5e%93%ae%81i%8f%89%91%ac%82%c6%8ap%93x%82%a9%82%e7%8cv%8eZ%81j%2fdefault%2exml

こちらのサイトで、放物運動(初速と角度から計算)をやってみたのですが、微調整した値を知りたいと思っています。

物体を、初速度v、打出角度θで上方へ打出した時の到達距離、到達高度、滞空時間を求める計算で、

40km/hで35°で打ち出しとすると
→距離:11.82m
→高さ:2.07m
→滞空時間:1.299s
という計算結果がでます。

このパラメータを、角度35°、距離11.82m、高さ2.17m、滞空時間1.4sを与えて初速を算出するようにしたいのですが、どのように計算すればいいのでしょうか?

是非アドバイスお願いします。

http://keisan.casio.jp/has10/SpecExec.cgi?path=05000000%2e%95%a8%97%9d%8c%f6%8e%ae%8fW%2f01300100%2e%8e%a9%97R%97%8e%89%ba%2f12000100%2e%95%fa%95%a8%89%5e%93%ae%81i%8f%89%91%ac%82%c6%8ap%93x%82%a9%82%e7%8cv%8eZ%81j%2fdefault%2exml

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Aベストアンサー

こんばんは。

時刻:t
重力加速度:g
初速:V0
角度:θ
到達距離:L
最高点の高さ:H
滞空時間:T
と置きます。

垂直方向だけを考えると、
初速は、V0・sinθ
刻々と変わる速さは、V0・sinθ - gt
最高点では、V0・sinθ - gt = 0
よって、最高点までの時間は、
t = (V0・sinθ)/g = T/2
よって、滞空時間Tは、
T = 2(V0・sinθ)/g

最高点Hは、
H = ∫[t=0→T]{V0・sinθ - gt}dt
 = [t=0→T](V0・sinθ・t - gt^2/2)
 = V0・sinθ・T - gT^2/2

次に水平方向を考えると、
初速は、V0・cosθ
よって、
L = V0・cosθ・T


まとめると、
T = 2(V0・sinθ)/g
H = V0・sinθ・T - gT^2/2
L = V0・cosθ・T
という3つの連立方程式になります。

ご質問文にある数字を当てはめると、
1.4 = 2(V0・sin35)/9.8
2.17 = V0・sin35・1.4 - 9.8×1.4^2/2
11.82 = V0・cos35・1.4
となります。
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元々、初速と角度の2つのパラメータから3つの数字が求まるのですから、3つの数字を全部決めてしまうと、結果として、求める初速が1通りでなくなってしまうのです。


以上、ご参考になりましたら。

こんばんは。

時刻:t
重力加速度:g
初速:V0
角度:θ
到達距離:L
最高点の高さ:H
滞空時間:T
と置きます。

垂直方向だけを考えると、
初速は、V0・sinθ
刻々と変わる速さは、V0・sinθ - gt
最高点では、V0・sinθ - gt = 0
よって、最高点までの時間は、
t = (V0・sinθ)/g = T/2
よって、滞空時間Tは、
T = 2(V0・sinθ)/g

最高点Hは、
H = ∫[t=0→T]{V0・sinθ - gt}dt
 = [t=0→T](V0・sinθ・t - gt^2/...続きを読む

Q日本のミサイル防衛にTHAADが無いのは何故?

【ワシントン共同】米陸軍当局者は26日、米領グアムに配備した高性能の地上発射型迎撃システム「高高度防衛ミサイル」(THAAD)が完全な稼働状態に入ったことを明らかにした。との報道です。
http://sankei.jp.msn.com/world/news/130427/amr13042709290001-n1.htm
一方日本の場合イージス艦から発射するミサイルとPAC3でTHAADはありません。
日本の場合THAADは無くても良いのですか?


 

Aベストアンサー

>日本の場合THAADは無くても良いのですか?

はい、必要ありません。

THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) Missile は射程 200km、射高 40km~150km の地上発射型迎撃 Missile で、High Altitude Area Defense (高高度域防御) の部分だけを見て ICBM (Inter-Continental Ballistic Missile:大陸間弾道弾) をその頂点付近の宇宙空間で迎撃するかのように誤解されがちですが、Terminal (末端の/終末の) のいう言葉が示すように、目標に向かって高度を下げて大気圏 (成層圏よりも上の 40km~150km にある化学圏) に突入してきた最終段階での弾道弾を撃墜する Missile です。

一方、日本が Aegis 艦に搭載している SM3 (Standard Missile 3) 161B Block IA は射程 400km、射高 250km で、先端部が Kinetic 弾頭と呼ばれる高機動弾頭になっているように、空気のない大気圏外での超高速運動能力を持たせたものとなっていて、THAAD よりも高性能な Missile になっています。

http://www.youtube.com/watch?v=Clny6teU5ik&feature=youtu.be

最初に海上自衛隊に配備された「こんごう」の SM3 161B Block IA は高度 160km を飛行する模擬弾道弾の直撃撃墜に成功していますし、現在は日米共同開発になる Block IIA の地上試験を終えて来年に飛行試験、2018 年には現在の Block IA を Block IIA に置き換える予定になっています。

http://www.youtube.com/watch?v=A6CIu9fRk3k

地上発射型で射程が 200km しかない THAAD では幅数百km 長さ 2000km 余りの日本列島に数十基の発射機を配置しなければならず、何時 Terrorism だの過激な反対運動の前に壊されるか判ったものではないのに比べ、SM3 は部外者など近付けない Aegis 艦の中にありますし、相手国の Missle 発射機から 400km 以内の海域に派遣すれば 1 隻で事足ります。

相手国が日本に向けて発射する Missile の Course は決まっていますので、日本列島近海に配置する Aegis 艦の数も数隻あればよく、既に海上自衛隊は上記「こんごう」型 Aegis DDG (Missile 護衛艦) を 4 隻、次級の「あたご」型 Aegis DDG を 3 隻運用していますので、2~3 隻が定期整備中であっても常時 4~5 隻は緊急配備に就くことができるようになっています。

>日本の場合THAADは無くても良いのですか?

はい、必要ありません。

THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) Missile は射程 200km、射高 40km~150km の地上発射型迎撃 Missile で、High Altitude Area Defense (高高度域防御) の部分だけを見て ICBM (Inter-Continental Ballistic Missile:大陸間弾道弾) をその頂点付近の宇宙空間で迎撃するかのように誤解されがちですが、Terminal (末端の/終末の) のいう言葉が示すように、目標に向かって高度を下げて大気圏 (成層圏よりも上の 40km~150km ...続きを読む


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