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

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。