パラシュートを付けて宇宙から飛び降りたらどうなるでしょうか？無事に着陸できるでしょうか？

「スペース」をどのように定義するかによって異なります。

科学界における一般的な合意は、大気圏外の空間全体を宇宙と呼ぶことです。大気は一般的に5つの層に分けられます。海面から、約10km以下が対流圏、10km～40kmが成層圏、40km～80kmが中間圏、80km～370kmが熱圏、370km以上が電離圏（外気圏）です。

地球の大気の質量の 75% は対流圏に存在し、質量の 97% は成層圏の下にあります。高度16,000kmに空気があり、高度100,000kmに空気粒子があります。最新の研究によれば、地球から60万キロ離れた場所にも大気粒子が存在していることが分かっています。したがって、地球の大気には明らかな境界は存在しません。この大気圏の外はどこにあるのでしょうか？

しかし、国際航空連盟は「カルマンライン」を定義しており、これは地球の海面から 100 km (キロメートルまたはキロメートル) の高度です。一般的に、この高度は「宇宙」の最低高度と考えられており、空気の密度は海面の 30 万分の 1 しかありません。この高度より下は「宇宙」とは言えません。人工衛星やその他の宇宙船は、一般的に熱圏の最も低い高度で運用され、そこでの空気の密度は海面の 1000 億分の 1 未満です。この定義に従えば、これまでのところ、いわゆる「宇宙」にパラシュートで降下する勇気を持った人間はいないことになる。

スカイダイビングの基本条件

スカイダイビングは、飛行機や気球などの航空機、山頂の断崖、高層ビルなど一定の高さから飛び降り、空気抵抗を利用してパラシュートを開き、パラシュートを開く前後のさまざまな技術的な動きを完了し、最後にパラシュートを使用して速度を緩和して地面に着地するスポーツです。

この動きの基本的なプロセスと要件から判断すると、主に重力と空気に依存しています。重力は地球の中心にある重力から生じ、スカイダイバーを引っ張り、どんどん速く落下させます。一方、空気の役割はスカイダイバーの抵抗を増加させることであり、パラシュートが開いた後の強化された抵抗と相まって、最終的に重力と抵抗のバランスを達成し、スカイダイバーが安全に着陸できるようにします。

宇宙では、空気はすでに非常に薄く、空気抵抗はほとんどないか、非常に弱くなります。そのため、宇宙空間に飛び込むと空気抵抗に負けてしまい、パラシュートを開くことができなくなります。物体は自由落下でしか落下できず、スカイダイビングを行うことはできません。

今日のいわゆる「宇宙スカイダイビング」の一部は、実際にはカルマン線より上の空間ではなく、対流圏、またはせいぜい成層圏で行われています。したがって、厳密に言えば、このタイプのスカイダイビング活動は「宇宙」スカイダイビングと呼ぶことはできず、高高度スカイダイビングとしか呼べません。

スカイダイビングの世界記録

世界で最も高い高度でのスカイダイビングの記録のいくつかは、「宇宙の端でのスカイダイビング」と呼ばれています。これは勇敢な人だけが楽しめるゲームです。確かなスキルと強い精神的サポートがなければ挑戦することは不可能です。

1960年、アメリカ空軍のジョー・キッティンジャー大佐は高度31,300メートルからのスカイダイビングの記録を樹立し、「成層圏スカイダイビングの父」として称賛された。 2012年、オーストリアのエクストリームアスリート、フェリックス・バウムガルトナーは、高度39,045メートルからのスカイダイビングの記録を樹立しました。最大降下速度は377.12メートル/秒で、音速340メートル/秒を破りました。 2014年、元グーグル副社長のアラン・ユースタス氏が高度41,400メートルから飛び降り、再びスカイダイビングの高度の世界記録を更新した。

この高度でのスカイダイビングは、私たちが想像する従来のスカイダイビングとは全く異なります。なぜなら、この高度では、空気の密度は海面のわずか1〜3％、気圧は海面のわずか1000分の1、体感温度は-50℃と低いからです。従来のスカイダイビング中にスカイダイバーが保護具または通常の保護具を持っていない場合、死は確実です。

まず、このような高高度での空気の密度は、パラシュートを開くための抵抗を与えるほどの密度ではないため、非常に速い速度で自由落下することしかできず、身体に過負荷がかかります。第二に、空気がないので呼吸ができません。第三に、極端に低い気圧により体内のガスが膨張し、体液が沸騰します。第三に、低温により凍死してしまいます。

そのため、この高さから飛び降りる際、上記の挑戦者は熱を保ち、圧力を維持し、酸素を供給する宇宙服を着用する必要があり、その体は極めて高い加速の過負荷に耐えられるものでなければなりません。

飛行機はそこまで高く飛ぶことはできないので、スカイダイバーはヘリウム気球に乗って飛びます。ユースタスが乗ったヘリウム気球には、過去2回のように生命維持装置がぶら下がった宇宙カプセルは搭載されていなかった。その代わりに、彼の遺体は熱気球に直接吊り下げられ、空中に上昇した。しかし、彼は生命維持システムを備えた特別な宇宙服を着ていました。気球が所定の高さまで上昇すると、彼は自分にかかっていたロープを切り、自由落下した。

ユースタスは4分半にわたり高高度での自由落下を維持し、その間に最高速度は357.64m/sに達し、音速を超えたが、フェリックスの記録は上回らなかったようだ。しかし、地上観測員は彼から小さなソニックブームが発せられたことを観測した。

実際の宇宙飛行の結果

本当に宇宙パラシュートを実現したいのであれば、カルマン線を超える、つまり地上100km以上の高度に到達する必要があります。最初の問題は、そこに行くためにどのような航空機に乗るかということです。

ヘリウム風船は、ヘリウムが空気より軽いという原理を利用し、空気の浮力を利用して上昇を続けます。高度40kmを超えると空気がどんどん薄くなり、空気の浮力がほとんどなくなるため、ヘリウム気球は上昇できなくなります。飛行機は上昇するために空気力学に依存しており、空気がなければ飛ぶことができません。そうなると、ロケットか宇宙船に頼るしかなくなります。

宇宙船が地球の重力に引きずられずに地球を周回するには、第一宇宙速度である毎秒7.9kmの軌道速度に到達する必要があります。宇宙では、衛星は一般的に高度約400kmを飛行し、軌道速度は約7.6km/sである必要があります。空気抵抗が非常に小さいため、多くの燃料を必要とせず、主に慣性を利用して軌道を維持します。

この高さから飛び降りたら、たとえ宇宙服を着ていても確実に死んでしまいます。この高度では空気抵抗がほとんどないため、宇宙船（または宇宙ステーション）から飛び降りた後、逆推力を使って積極的に減速できるだけの十分なパワーが宇宙服に備わっていない限り、スカイダイバーは宇宙船と同じ速度で地球の周りを飛び続けることになります。

もちろん、能動的な減速がなくても、最終的には受動的な減速が発生します。その高度ではまだ空気抵抗が少しあるからです。スカイダイバーは、数年間地球を周回した後、徐々に軌道を下げていき、最終的には大気圏に落ち込むと考えられます。宇宙服ではこれほど長い時間生命を維持することはできず、不運なスカイダイバーはパラシュートが開く前に窒息して餓死した。

体がカルマン線高度に達するまではパラシュートは全く役に立たず、体は7km/s以上の速度を保ったまま自由落下することしかできません。

大気の密度が徐々に高まるにつれ、空気摩擦衝撃波の温度は1500℃を超え、不運なスカイダイバーはカルマン線に入る前に焼け焦げてしまいました。ここでのスピードの過負荷と寒さは、死んだスカイダイバーにとって、とうの昔に意味を失っていた。したがって、いわゆる宇宙パラシュート降下は実現不可能であり、実際の宇宙から飛び降りることは死につながるだけです。

もちろん、SF作品の中にはこうした宇宙旅行の描写が数多くあります。スーパーマン、アイアンマン、ビーマン、アントマンは皆これができます。しかし、これらは単なる娯楽であり、科学的な内容はあまりありません。

宇宙の端までスカイダイビングする機会があったら、挑戦してみますか?議論へようこそ。読んでいただきありがとうございます。

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