月面探査ロケット・惑星ロケットとは? わかりやすく解説!

月面探査ロケット

アメリカの月面着陸成功については、月面探査ロケットによる月面調査がかぎりなくすすめられていたのです。

まず1964年7月にうちあげたレインジャ一1号はテレビカメラによる月面の写真織影に成功し1967年の8号・9号といずれも月面の様子を地球におくってきています。


さらにアメリカは、月面をくわしく調査するため一連のルナ=オービターの月衛星をうちあげています。
この衛星は月のまわリをまわる、いわゆる孫衝星といわれるものです。

1966年にうちあげられたルナ=オービター1号は月面写真の試し撮りに成功しました。
そして、つきつぎにうちあげられた月衛星は月の表側だけでなく、裏側の様子も撮影したくさんの写真をおくってきました。

このルナ=オービターとならんで、アメリカは月の地形や地質調査する目的でサ-ベイヤーをうちあげています。

このサーベイヤー月ロケットは月の表面に軟着陸して調査するものです。

とくに、1967年4月にうちあげたサーベイヤー3号同じ年の5月にうちあげた5号の調査によると月の表面は、湿った砂地のようなわりあい柔らかい地面でその成分は地球にもよく見られる火成岩である玄武岩に似ているといわれています。

このような実験によって月面が人間の直陸にも安全であることが確かめられたのです。

実際に月面降りたった宇宙飛行士の話や写真によると月面は細かい炭の粉のように柔らかく色はかっ色であることがわかりました。

ソ連も月面の科学的調光を目的とする月ロケット、ルナをうちあげています。
このロケットは、アメリカのルナ=オービターやサーベイヤーと同じような、月のまわりをまわる月衛星や月の表面に軟着陸して、月の地形や地質を調べるものです。

これら、アメリカ・ソ連の一連の月面探査ロケットはいずれも大成功のうちにおわりたくさんの月に関する資料をえることができました。



惑星ロケット

月を越えて、隣りの惑星である金星や火星を調べるロケットもいろいろ試みられています。

その最初は、1961年にソ連がうちあげた金星1号と翌年、火星に向けてうちあげた火星1号がそれです。しかし、いずれも失敗におわりました。

その後、1965年11月にうちあげた金星2号は金星から2万4000キロメートル離れたところ通過しさらに4日後にうちあげた金星3号は、見事金星に命中しました。

金星3号の成功により、1967年10月にうちあげた金星4号ははじめて金星の表面の軟着陸に成功しいままでよくわからなかった近世の表面や内部の様子を知るうえで貴重な資料を地球に送ってきました。

それによると、近世の大気の濃さは地球の15倍、温度は280度で大部分は二酸化炭素であることが確認されました。

さらにソ連は、1969年1月、金星4号・5万号をうちあげ金星の人気や温度などをよりくわしく調べようとしています。

いっぽうアメリカは、1962年、金星にむけてうちあげたマリナー2号は金星から3万キロメートルのところまで近づき大気の温度などを観測するのに成功しました。

さらに、1964年にうちあげたマリナー4号は火星の上空1万キロメートルのところに達し火星の表面を撮影するのに成功しています。

その写真によると火星の表面にも月に見られる火口のような地形がたくさんあることがわかります。

このように、地球と同じ仲間の金星や火星の調査がすすめられています。

月旅行が実現するころには、つぎの目的であるこれら惑星への旅が、いよいよ本格的に計画されることでしょう。




アメリカの宇宙開発計画とは? わかりやすく解説!

いっぽうアメリカでは、マーキュリー計画がすすめられまず1961年5月と7月に、それぞれ弾道飛行に成功しました。

そして1962年には、アメリ力最初の人間衛星フレンド=シップ=セブン号が、地球を3周したのです。


それから同じ年の5月・10月、ついで翌年の5月には地球を22周しやつぎばやに実験を続け、このマーキュリー計画は成功のうちに終わりました。

つぎに、1963年から、宇宙開発計画の第2弾としてジェミニ計画がはじめられました。
この宇宙開発計画の目的は、宇宙遊泳・ランデブードッキング・宇宙船外での活動でした。

1963年3月にうちあげられたジェミニ3号は世界ではじめて宇宙船の軌道をかえることに成功しました。

そして1965年12月には、史上はじめての宇宙ランデブーに成功し実に14日間の宇宙飛行記録をたてたのです。

1966年11月のジェミニ計画最後の目的である衛星船外での活動の成功で、この計画は大成功のうちに完了しました。

つぎにアメリカは、サターンロケットというまえよりもさらに強力なロケッ卜を用いて3人の人間を月におくるアポロ計画をすすめました。

1969年7月6日、アームスートロング、コリンズ、オルドリンの三飛行士を乗せたアポロ11号は人間としてはじめて月に着陸するのに成功しました。

そしてテレビカメラにより月面の様子や宇宙飛行士の活動の様子を地球におくってきました。

アポロ計画とは3人乗りの宇宙船がまず月のまわりをまわる軌道に乗った後ふたりが月探検用のロケットに乗り移って母船を離れます。

そして逆ロケッ卜をつかって月におりて探検したあとまた飛び上がって母船と出会い待っていたひとりといっしょになって地球に帰るという計画です。

アメリカは、アポロ計画を19号まで続ける予定です。
つぎの計画としては、月と地球の間に宇宙ステーションを飛ばしこのステーション基地として宇宙開発をすすめようとしています。




人類最初の宇宙飛行士とはだれ? わかりやすく解説!

月ロケットの打ち上げ

1959年には、ソ連の3つの月ロケッ卜が、すばらしい成功をおさめました。
宇宙ロケット第1号は、重さ約1トン半という大きなものでした。

衛星は、月から7000キロメートルばかりのところを通過したのち太陽のまわりをまわる最初の人工惑星となりました。
つぎの第2号は、計算よりわずか2~3分しか違わない性格さで月面に命中したのです。


自動惑星間ステーション

ソ連は1959年10月には、第1号とほぼ同じ重さの宇宙ロケットをうちあげ、これを自動惑星間ステーションと名づけました。

この衛星に、月に近づき、月の裏側をまわって写真を撮ってからまた、地球の近くにかえってくるというたいへんな離れ技をやってのけたのです。

はじめてうつされた月の裏側の写真が発表されたときは世界中の人々の驚きは、たいへんなものでした。

人工衛星の回収に成功

アメリカは、いろいろの種類のロケットを実験したくさんの人工衛星をうちあげました。

1960年にうちあげられた、ディスカバリー13号ははじめて人工衛星の回収に成功したのです。

またソ連も同じ年、2匹ぼ犬などを乗せた人工衛星の回収に成功しました。
この人工衛星の回収の成功によって人間が宇宙を飛ぶことのできるあしがかりができたのです。



人間の宇宙飛行

1961年4月12日、ソ連は、人類最初の人間衛星をうちあげ見事に成功しました。

世界最初の宇宙飛行士となったガガーリン少佐を乗せたロケットは飛行時間わずか1時間48分ではありましたがロケット発射のときのたいへんな加速度や飛行中の無重力状態といいた宇宙飛行の大問題に人が立派に耐えられることを証明しました。

ソ連では、同じ年の8月、ボストーク1号が地球を18周することに成功し、さらに翌年には、2つの衛星船をつぎつぎにうちあげて連絡をとりながら飛行するという実験にも成功しました。

このほか、いろいろな実験の積み重ねによってついに人類最初の宇宙遊泳という大偉業がなしとげられました。

1965年にうちあげられたボスホート2号に乗ったレオノフ中佐は宇宙船から5メートル離れた宇宙空間にでて、10分間作業を続けたのち無事船内にもどることに成功したのです。

宇宙で人間が作業することは、2つの宇宙船をむすびつけたり宇宙ステーションをつくりあげるのにどうしても必要なことです。
この成功は、宇宙への進出に大きく一歩足を踏み出したことになります。

ソ連は1967年、いままでにない新型衛星船「ソユーズ」1号をうちあげました。

しかし、地球を18周したところで地上に降下する際パラシュートが開かず操縦士は墜死しました。
この実験の失敗は、はじめて人問を乗せて月のまわりをまわる宇宙船の計画を延期させざるをえませんでした。

ソユーズ1号の失敗後、同じ年の10月にうちあげた2つのコスモス衛星船は、地上からの電波による操縦でけで2つの衛生船をむすびつけるドッキングに成功しました。

さらに1968年4月にも2つの衛生船をドッキングさせることに成功しました。
1969年1月、ついにソ連は、ソユーズ4号と5号の友人衛生船のドッキングに成功しました。

そして、結合した状態のまま飛行を続けているあいだにソユーズ5号のふたりの飛行士が4号に乗りうつるという画期的な実験にも成功しました。

この成功は、ソ連が当面の目標としている宇宙ステーションを開発して、月だけでなく、他の惑星への旅行をする大きな足掛かりとなったのです。




人工衛星が飛び続けるのはなぜ?回収方法とは?

人工衛星が飛び続けるわけ

いちど、秒速約8キロメー卜ルというスピードでうちあげた人工衛星に地球をまわるようになり、もう地表には落ちてきません。

実際には地上何百キロメートルという上空にもわずかな空気があるので、長いあいだには、少しずつスピードが落ちて落下しはじめ、ついには空気の濃いところに突入して燃えてしまいます。

しかし、この空気抵抗がなければ、衛星はいつまでも飛び続けます。
それは衛星の遠心力と地球の引力とがつりあって運動を続けるためです。

いいかえれば、衛星が地球と万万引力で引きあって引力にまかせて運動しているわけです。

この様子は、地上で投げられたボールが落ちてくる途中の状態と同じことです。

自由に落下してくる物体は、引力にまかせて動いていて少しもさからいません。
したがって、その物体の中では、もう地球に引かれているという感じつまり、重さは感じられないはずです。

もし、エレベーターのひもが切れて落ちたら中にいる人は、宙に浮いたように感じます。

このように、あとで述べる人間衛星などの場合衛星の中では人間の体も宙に浮いてしまいまったく重さを感じなくなります。

いわゆる無重量状態がおこるわけです。


人工衛星を回収するには

いっぽう、こうして飛んでいる衛星を地上に帰そうとか衛星から出て、地上に帰ってこようとなるとまた、1つの大きな問題があります。

衛星は、いま述べたように、引力にまかせて飛んでいるのですからそれ以上落ちるというこはありません。

仮に衛星に乗っている人が衛生から飛び降りたとしてもその人自身も衛星と同じスピードで引力とつりあって飛んでいるのですから、下へ落ちるということはなく、衛星とならんで飛び続けるだけです。

これがいわゆる宇宙遊泳ということになるわけです。

そこで、衛星を地上にかえそうとすればその軌道を地面と交わるようにするほかはありません。

つまり、衛星のスピードを少し遅くしてやればよいわけです。

衛星のスピードを遅くするには進行方向にロケットをふかしてブレーキをかける方法しかありません。

こうして、いわゆる逆口ケットを噴射してスピードを落としてやれば衛星の軌道は少しずつ小さくなって地表と交わるようになります。

これが衛星を地上に回収する原理ですがちょうど適当な場所に安全に回収するにはロケットの噴射を弱くして原則することロケットの向きを正しくすることそれに大気の濃いところに突入したときに生じる何千度という高い温度にたえる工夫をすることなどいろいろな難しい問題があります。

しかし、こうしたことがらが解決したおかげで人間衛星なども実現するようになったのです。



多段四季ロケットと人工衛星

ところで素晴らしく速いスピードをあたえて地球のまわりに、重い人工衛星を飛ばせることができたのはいうまでもなく、ロケットの進歩のおかげです。

とくに、三段ロケットとか四段ロケットというような多段式ロケットが工夫されたことが、成功した大きな鍵でした。

というのは、ただ1つのロケットでは、現在でも秒速3~4キロメートル出すのがせいぜいです。

ところが、ロケッ卜を、親・子・孫というようにつぎつぎに重ねた形にしていくとはじめ、親ロケッ卜が火をふいて飛び上がり、それから燃えつきると切り離して、子・孫ロケットの順に火をふくようになります。

このようにしておけば、子・孫のロケットは、それぞれ、その前までのロケットで得た、速さを受け継いでその上に、さらに大きな速さを、得るようになります。

そして最後には、人工衛星になれるような速さにすることができるのです。

しかし、親・子・孫ロケットと、つぎつぎに小さくしなければならずはじめのロケット全体の重さは、最後に衛星になる重さの100倍も1000倍も重いものが必要になります。

ですから、何十キロ、何百キロ、あるいは何トンというような大きな人工衛星をうちあげることは、たいへんな仕事になるわけです。




人工衛星とは?人工衛星が飛ぶ原理とは? わかりやすく解説!

人工衛星

1957年10月4日、ソ連が第1号人工衛星のうちあげに成功したと発表しました。
そして、明け方の空を横切って飛ぶ、明るい星のような衛星が見られ衛星から送られてくるピピピという信号音を聞いたときには世界中の人々がたいへん驚きました。

それがわずか10年あまりのうちに今日では、地球をまわっている人工衛星が本体以外のものまでいれると、実に千何百個という、たいへんな数になります。

しかも、それぞれが、さまざまな目的に用いられるという大進歩をとげたのです。
ところで、こうした人工衛屋のいろいろについて知るにはまずその原理を理解することが大切です。


人工衛星の飛ぶ原理

一般の人々は、人工衛星が秒速8キロメートルというものすごスピードで、わずか1時間半あまりで地球を一周することに驚きました。

また、燃料もなしに、地球のまわりを飛び続けることも不思議に思われました。

しかし、人工衛星のようなものが地球のまわりをまわる理屈は、はやくから知られていました。

200年ちかくも昔、有名な科学者ニュートンが万有引力の法則を考えだしたときからそのわけは、わかっていたのです。

地球で投げ出された物体は小石でもボールでもすべてふたたび地上に落ちてきます。
これは、地球と投げられた物体が、引力で引き合っているからです。

しかし、仮にボールを水平に投げ出したとするとすでに投げたときよりも、バットで打ったときのほうが遠くまで飛んで地面に落ちます。

これは、バットで打ったときの力のほうが大きいからです。
そこで、このときのボールの道筋について考えてみましょう。

ボールが地面に落ちるということは、ボールが地表面とぶつかってそこで行き止まりになることです。

もし、地球がもっと小さいか、あるいは大きさがなくて重いだけの点のようなものだったとしたら地面というものはなく、ボールの道筋は行き止まりにならずにもっと続くわけです。

ニュートンは、地球に大きさがあってもなくてもその道筋は同じで、ボールと地球が引力で引きあって運動する場合ボールの道筋は、下の図のようになることを発見しました。

速さが遅いときは、ボールの道筋は図のアのように地球の中心をめぐるたいへん細長い楕円形になります。

ところが、速さが大きくなるとだんだん、イ・ウのようにまるく大きな楕円になるのです。



このように、落ちる…はだんだん遠くなりしたがってボールは遠くまで飛ぶというわけです。
ボールで遠くまで飛ぶというわけです。

理屈の上では、スピードをどんどん大きくすれば地球の反対側まで飛んで、ようやく落ちるようになります。

地球よりも、大きなまるい道筋を通るようになれば地面とはめぐりあわなくなり、落ちなくなるわけです。
このときの速さは、毎秒約8キロメートルほどです。

こうなると、もうボールは地上に落ちなくなり、つきのように地球をまわります。つまり人工衛星となるわけです。

この速さをさらに速くすれば道筋は投げ出した場所とは反対側のほうで、だんだん地球から遠ざかるようになり、細長くなっていきます。

速さが毎秒10.9キロメートルほどになると、地球から最も遠ざかる点は、だいたい40万キロメートルほどになります。

この距離には月がまわっています。

つまり、このくらいの速さになるとロケットは月のあたりまでいけることになります。

さらに、打ち出しの速さを増してゆくとロケットの到達距離はぐんぐん伸び毎秒11.2キロメートルほどになると、軌道はかなりなく長い楕円、つまり放物線となりもはや地球にはもどってこなくなります。

すなわち地球の引力に打ち勝って、飛び去ってしまうわけです。

火星や金星、もっと遠くの星々に向かうロケットはこのような速さをあたえてやらなければならないわけです。

また、届く距離とともに、届くまでの時間もずいぶんかかります。

それで、それぞれ運動している月や火星などの天体とめぐりあうように打ち出すには方向とともに速さを非常に精密に調節しなければならないのです。




地球をとりまく空気とは?観測を妨げる空気とは?

私たちは、地球をとりまく、大気という厚い空気の海の底で暮らしている生物です。

空気の海は、水の海のように目立ちませんが、私たちの頭の上には水にして、厚さ10メートルにも相当する重さの空気がのっています。

したがって、私たちは太陽でも、月でも、星でもすべての天体や宇宙の姿を、みなこの空気の海を通して眺めているにすぎません。

いわば、海の底に住む魚が、地上の世界をみているようなものでしょう。
もっとも、私たちは、この厚い空気のおかげていろいろなものから守られています。


空気と私たちの生活

太陽の光に照らされている地球は、昼間もそれほど暑くならず夜もたいして寒くなりません。

これは、空気がほどよく熱をためておく力をもっているからです。
いわば空気は、地球の布団のような役目をしているわけです。

また、太陽からは目に見える光のほかに、いろいろな光線がきています。
たとえば、波長のたいへん短い紫外線や、X線などがあります。

そして、これらの光線の中には私たちが、それに直接あたると焼け焦げる、恐ろしいものもあります。

しかし、これらの光線は、空気にすっかりさえぎられてしまって地上までは届かないのです。

また宇宙から、たえず地球に降り注いでいる宇宙線も直接あたれば人体に害があります。
しかし、これも地球をとりまく空気によってずいぶんその力は弱められています。

さらに、地球には毎日、何億とい細かい流れ星が降り注いでいます。
この流れ星も大部分が地球の空気分子と衝突して燃えきってしまいます。

このように空気は、私たちを守ってくれる役目もしているわけです。
ですから空気は、ただ私たちが呼吸をするのになくてはならないなどというだけではないのです。



観測をさまたげる空気

このように、空気は私たちを守ってくれていますが一方では、宇宙観測をさまたげています。

というのは、空気が地球をとりまいているので私たちは、ほかの天体を、空気ごしに眺めているのです。
そのため地上からでは、とても天体の本当の姿をつかむことができません。

私たちの目に感じる光は空気を通り抜けてくるので太陽が出れば明るくなります。

しかし、空気がまったく通さない光や電波もいろいろあります。

したがって、そうしたものは、地上からは調べることができませんし宇宙線や流れ星が空気に入ってくるまえにどんな性質をもっているかを知ることができません。

このように、天体や宇宙の観測・研究には空気が大きなさまたげとなっているのです。

このことは、もっと身近なことでもわかります。

たとえば、私たちが月や火星などの姿を大きな望遠鏡でながめるとたいていゆらめいて見えたり、ぼけたりしていてあまりはっきりと見えることがありません。

これは、たえず揺れ動いて流れている空気の層を通してながめているからです。

このようなわけで昔からの天文学者の望みはなんとかして天体の観測をさまたげている空気を取り除きたいということでした。

それでm多くの天文台が少しでも空気の薄い山の頂上や丘などにつくられたのです。

しかし、わたした・乙は、空気を取り除くことはできません。
そのかわりに、地球をとりまく空気の上に出て観測すればよいわけでこれを実現させてくれたのが、ロケット、そして人工衛星です。




ロケットが発達したのはいつ頃?ロケットのしくみとは?

ロケット

大昔から、月や星は、みんな地球のようなものでそれぞれの世界があり、人が住んでいるなどと考えた学者がいました。

18世紀の有名な天文学者ウィリアム==ハーシェルなどでさえ月に人がいると考えました。

また、一般の人々にとっても、月の世界はあこがれのまとで多くの物語や詩にうたわれてきました。
ですから、この月の世界に行ってみたいという気持ちが起こってきたのも、とうぜんでしょう。

天文学が進歩して、月には生物がいないらしいということがわかってからも、月や惑星の世界を探検してみたいという夢は、少しも衰えませんでした。

宇宙旅行を空想した、おとぎ話や、小説・映画などがいくつもつくられてきたのをみれば、それがよくわかります。


ロケットの発達

そうした空想も、はじめは鳥にのったり、風船にのったリ大砲の弾丸に入って打ち出したりという、途方もないものでした。

しかし、だんだん考えかたも進歩してきました。

そして、20世紀こ入ってからは、もっぱらロケットが宇宙旅行の乗り物として考えられるようになりました。

しかし、この宇宙旅行に本当に実現の望みがかけられるようになったのは、ごく最近のことです。

ドイツは、第二次世界大戦で降伏するまぎわにロンドンを攻撃するために、ロケット爆弾のV2号を使いました。

これは、世界ではじめての近代的口ケットとして有名ですがその技術は戦後、アメリカ・ソ連などで研究され、ますます進歩しました。

ロケットのはたらき

もともと、ロケットが、宇宙旅行に向くといわれるのはそれが空気の世話にならないからです。

ただ空を飛ぶだけなら飛行機や風船もありますが空気がないと飛べません。
飛行機は、翼で空気中の浮かび、風船に入れた空気よりも軽い気体のおかげで、浮かびます。

また、飛行機のプロペラは、空気がなければ、役に立ちません。
また、飛行機のエンジンは、ガソリンと空気中の酸素とを混ぜて燃やしているわけです。

これは、プロペラ式の飛行機でも、ジェット機でもかわりありません。

これにくらべて、ロケットは、ガソリンのような燃料とそれを燃やす酸素の両方を積んでいることがジェット機と違うところです。
いわば自給自足できるわけですすから、空気のあるなしは問題になりません。

むしろ空気は、スピードを出すのに邪魔になるくらいのものです。

科学の発達とともに、ロケットはしだいに改良され200キロ・300キロ・400キロメートといったいままで、とうてい手の届かなかった高空にまでたっするようになりました。

とくに、ロケットの価値が認められるようになったのは1957年夏から1958年までおこなわれた、国際地球観測年のおりです。

私たちは、地球の上に住んでいて地球のことは何でも知っているように思っています。

しかし地球は、陸でも海でも、すみずみまで探険できていてもそれは表面だけのことで、それから上や下はほとんどわかっていません。

いちばん高い山が海抜9キロメートルばかり反対にいちばん低い海の底は深さ10キロメートルくらいです。

地表のでこぼこは、だいたい20キロメートルくらいですがそのはしからはしまで調べることも、決して用意ではありません。

飛行機や気球によって地球上の高さ30~40キロメートルくらいまでは、調べることができます。
しかし、地面に穴を掘ることは高いところへ昇るよりはるかに難しいことです。

こうしてみると人間の活躍できる範囲は地表面付近の40~50キロメートルにすぎなかったわけです。

この距離は、地球の中心までの距離6380キロメートルの約100分の1以下です。
つまり、地球の皮の部分にすぎないわけです。
これではとても地球について、調べつくしたなどとはいえません。



ロケットによる観測

ですから、ロケットが地上何百キロメートルまでも飛べるということは、
観測にとって、たいへん役立つわけです。

ロケットに積み込んだいろいろな観測機械が、高空で自動的に観測し
その結果を、電波で送ることができます。
あるいは、パラシュートで機械を取り戻すこともできるのです。

こうして、いままで、はっきりわかっていなかった高い空の様子たとえば、空気の成分・濃さ・温度・電離層の正体高空での地球の磁界(磁石のような性質)の強さなどさまざまなことが調べられます。

また、地球の外からやってくる宇宙線の観測や研究にも、たいヘん役立つのです。
このような観測ロケット、さらにはもっと発展した人工衛星などの発明によって私たちが、直に調べられる範囲が、ものすごく広がってきました。

ロケッ卜の価値は、まず、このような観測の方面で認められだしたのです。




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