「宇宙機の推進方法」の版間の差分

履歴の双方向閲覧

← 古い編集新しい編集 →

削除された内容追加された内容

ビジュアルウィキテキスト

インライン

2010年5月29日 (土) 13:45時点における版

宇宙機の推進方法（うちゅうきのすいしんほうほう）は宇宙機と人工衛星を加速する方法である。多数の異なる手段がある。それぞれの方法に長所と短所がある。エンジンに関してはロケットエンジンを参照。

最近の宇宙機はすべて化学ロケットで打ち上げられる。大半の人工衛星は単純な化学ロケットによる反動で軌道に投入される。試験的にイオンエンジンも使用される。

エネルギーの使用

反動で加速する為に、推進剤に運動量を与えるエネルギーが必要である。化学ロケットでは燃焼の過程で熱、圧力、分子の再結合、解離などにエネルギーが分散され、推進剤を加速させる有効分は小さくなる。高効率を誇る電気推進においても、推進剤全てがプラズマとなるわけではないため、やはりエネルギーのロスが存在する。故に効率が100%というエンジンはありえない。

{\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}Mv_{e}^{2}

Due to energy carried away in the exhaust the energy efficiency of a reaction

推進方法

Template:Cleanup 推進方法は反動質量によって決まる。

ロケットエンジン

詳細は「ロケットエンジン」を参照

大半のロケットエンジンは内燃式である。ノズルによって推進効率が変化する。

イオン推進ロケットはプラズマ或いは帯電した気体を電磁気作用によって加速する事により、反動で推進力を得る。比推力は高いが、大推力を得る事が出来ないので軌道上で使用される。

ロケットエンジンを参照すれば多種類のロケットエンジンとそれらの特徴がわかる。

電磁気による加速

詳細は「電気推進」を参照

電磁気による推進方法:

イオン推進器 (加速されたイオンに電子線を照射してイオンを中和する)
- 静電荷電粒子推進器
- 電界放射式電子推進 (FEEP)
- ホール効果推進器（ホールスラスタ）
- コロイド推進器
プラズマ推進器 (イオンと電子が同時に加速されるために中和器を必要としない)
マスドライバー (推進用)

反動質量を持たない宇宙機のシステム

従来の方法では反動を得る為の何らかの質量を機内に蓄えていたが太陽光の放射圧により推進する太陽帆などもある。

打ち上げの原理

空気取り入れ型エンジンによる軌道投入

詳細は「ジェットエンジン」を参照

^[1]

ATREX - a lightweight hydrogen fuelled turbojet with precooler^[2]
Liquid air cycle engine - a hydrogen fuelled jet engine that liquifies the air before burning it in a rocket engine
スクラムジェットエンジン - jet engines that use supersonic combustion

物理法則

Diametric drive
Pitch drive
Bias drive
Disjunction drive
Alcubierre drive - (a form of Warp drive)
Differential sail
ワームホール - 理論的には可能だが現在の技術水準では不可能。
反重力 - 反重力の概念を必要とする。理論的に不可能。
無反動推進 - 運動量保存の法則を破るもの。理論的に不可能。
EmDrive - 運動量保存の法則を回避するもの。おそらく理論的に不可能だろうとされている。
ハイパースペースドライブ - ハイム理論に基づく。

各推進方法の仕様一覧

以下に一般的に使用される推進方法の比較の為に示す。

方式名	比推力 (m/s)	推力 (N)	燃焼時間 (オーダー^[3])	最大速度・⊿V (km/s)
現在使用されている推進方法
固体ロケット	1,000 - 4,000	10³ - 10⁷	1 E0 s - 1 E2 s	~ 7
ハイブリッドロケット	1,500 - 4,200	<0.1 - 10⁷	1 E0 s - 1 E2 s	> 3
一液式ロケット	1,000 - 3,000	0.1 - 100	1 E-3 s - 1 E2 s	~ 3
二液式ロケット	1,000 - 4,700	0.1 - 10⁷	1 E0 s - 1 E2 s	~ 9
三液式ロケット	2,500 - 4,500		1 E0 s - 1 E2 s	~ 9
レジストジェット	2,000 - 6,000	10^-2 - 10	1 E0 s - 1 E2 s
DCアークジェット	4,000 - 12,000	10^-2 - 10	1 E0 s - 1 E2 s
ホールスラスタ (HET)	8,000 - 50,000	10^-3 - 10	1 E6 s - 1 E7 s	> 100
イオンエンジン	15,000 - 80,000	10^-3 - 10	1 E6 s - 1 E7 s	> 100
電界放射式電気推進 (FEEP)	100,000 - 130,000	10^-6 - 10^-3	1 E5 s
MPDアークジェット (MPD)	20,000 - 100,000	100	1 E5 s
パルスプラズマスラスタ (PPT)	~ 20,000	- 0.1	1 E6 s - 1 E7 s
Lua エラーモジュール:仮リンク内、22 行目: attempt to index local 'title' (a nil value) (PIT)	50,000	20	1 E6 s
原子力電気推進	発電機として原子力を使用した電気推進
実証可能な推進方法
太陽帆	N/A	9 per km² (at 1 AU)	不定	> 40
テザー推進	N/A	1 - 10¹²	1 E0 s - 1 E2 s	~ 7
マスドライバー (推進装置としてのもの)	30,000 - ?	10⁴ - 10⁸	1 E6 s
オリオン計画 (長期核パルス推進)	20,000 - 100,000	10⁹ - 10¹²	1 E5 s	~30-60
比推力可変型プラズマ推進機 (VASIMR)	10,000 - 300,000	40 - 1,200	1 E6 s - 1 E7 s	> 100
熱核ロケット	9,000	10⁵	1 E0 s - 1 E2 s	> ~ 20
太陽熱ロケット（英語版）	7,000 - 12,000	1 - 100	1 E5 s	> ~ 20
放射性同位体推進（英語版）	7,000-8,000		1 E6 s
空気増強ロケット（英語版）	5,000 - 6,000	0.1 - 10⁷	1 E-1 s - 1 E2 s	> 7?
空気液化サイクルエンジン (LACE)	4,500	1000 - 10⁷	1 E-1 s - 1 E2 s	?
SABREエンジン（英語版）	30,000/4,500	0.1 - 10⁷	1 E0 s - 1 E2 s	9.4
デュアルモード推進システム（英語版）	> 2,000?
研究が進められている推進方式
マグネティックセイル	N/A	Indefinite	不定
ミニ磁気圏プラズマ推進 (M2P2)	200,000	~1 N/kW	1 E6 s
核パルス推進 (ダイダロス計画のもの)	20,000 - 1,000,000	10⁹ - 10¹²	1 E6 s - 1 E7 s	~15,000
気化炉心ロケット	10,000 - 20,000	10³ - 10⁶
NSWR（英語版）	100,000	10³ - 10⁷	1 E3 s
ビーム推進	外部からの荷電粒子等のビームを用いる
核分裂帆（英語版）	核分裂断片ロケットを利用した推進帆
核分裂断片ロケット（英語版）	1,000,000
核光子ロケット（英語版）	300,000,000	10^-5 - 1	1 E6 s 1 E8 s
核融合ロケット	100,000 - 1,000,000
軌道エレベータ	N/A	N/A	不定	> 12
反物質核パルスロケット	200,000 - 4,000,000		1 E4 s - 1 E5 s
反物質ロケット（英語版）	10,000,000 - 100,000,000
バサードラムジェット	2,240,623 - 20,000,000		不定	~30,000
重力電磁気トロイダルランチャー（英語版）				<300,000

参考

脚注

^ Anonymous (2006年). “The Sabre Engine”. Reaction Engines Ltd.. 2007年7月26日閲覧。
^ Harada, K.; Tanatsugu, N.; Sato, T. (1997). “Development Study on ATREX Engine”. Acta Astronautica 41 (12): 851-862 2007年7月26日閲覧。.

^ 本表のオーダーは原文(英語版 "Spacecraft propulsion" 04:25, 20 November 2007 (UTC))を以下の範囲で置換しているため、誤差がある可能性があります。

ミリ秒(milliseconds)	1 E-3 s - 1 E-1 s
秒(seconds)	1 E-1 s - 1 E1 s
分(seconds)	1 E0 s - 1 E2 s
30分(half hour)	1 E3 s
時間(hours)	1 E3 s - 1 E4 s
日(days)	1 E4 s - 1 E5 s
週(seconds)	1 E5 s
数日(several days)	1 E5 s
月(months)	1 E6 s
年(years)	1 E6 s - 1 E7 s
数年(decades)	1 E8 s

外部リンク

NASA Beginner's Guide to Propulsion
NASA Breakthrough Propulsion Physics project
Rocket Propulsion
Journal of Advanced Theoretical Propulsion
Different Rockets
Earth-to-Orbit Transportation Bibliography
Spaceflight Propulsion - a detailed survey by Greg Goebel, in the public domain
Rocket motors on howstuffworks.com
Johns Hopkins University, Chemical Propulsion Information Analysis Center

この項目は、宇宙開発に関連した書きかけの項目です。この項目を加筆・訂正などしてくださる協力者を求めています（プロジェクト:宇宙開発／Portal:宇宙開発）。

[1] Anonymous (2006年). “The Sabre Engine”. Reaction Engines Ltd.. 2007年7月26日閲覧。

[2] Harada, K.; Tanatsugu, N.; Sato, T. (1997). “Development Study on ATREX Engine”. Acta Astronautica 41 (12): 851-862 2007年7月26日閲覧。.

[3] 本表のオーダーは原文(英語版 "Spacecraft propulsion" 04:25, 20 November 2007 (UTC))を以下の範囲で置換しているため、誤差がある可能性があります。

ミリ秒(milliseconds) 1 E-3 s - 1 E-1 s

秒(seconds) 1 E-1 s - 1 E1 s

分(seconds) 1 E0 s - 1 E2 s

30分(half hour) 1 E3 s

時間(hours) 1 E3 s - 1 E4 s

日(days) 1 E4 s - 1 E5 s

週(seconds) 1 E5 s

数日(several days) 1 E5 s

月(months) 1 E6 s

年(years) 1 E6 s - 1 E7 s

数年(decades) 1 E8 s

[1]

[2]

[3]

@@ 105行目: / 105行目: @@
 {| border="0" cellspacing="1" cellpadding="2"
 !方式名 !![[比推力]]<br>(m/s)!![[推力]]<br>(N)!! 燃焼時間<br>([[オーダー (物理学)|オーダー]]<ref>本表のオーダーは原文([http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spacecraft_propulsion&oldid=172638451 英語版 "Spacecraft propulsion" 04:25, 20 November 2007 (UTC)])を以下の範囲で置換しているため、誤差がある可能性があります。
-{| border="0"
+{| border="1"
 |-
 |ミリ秒(milliseconds) || [[1 E-3 s]] -  [[1 E-1 s]]