弾道有人飛行は白熱した議論を巻き起こしている。天体物理学者たちは詳細な解釈を与えた。どれくらい知っていますか？

弾道飛行とは何ですか? （なぜ気にする必要があるのでしょうか？）

ニューシェパードブースターがNS-10ミッション中に着陸します。 （写真提供：Blue Source）

これはヴァージン・ギャラクティックとブルーオリジンの創設者が行った初の飛行であり、弾道宇宙ミッションとしてニュースになった。しかし、弾道飛行とは正確には何を意味するのでしょうか。また、この技術は億万長者が宇宙に行こうと奮闘するのを助ける以外に、他の用途があるのでしょうか。

アマゾンの創業者であり世界一の富豪であるジェフ・ベゾス氏は、自身の民間航空宇宙企業ブルーオリジンが製造しているニューシェパードに乗って打ち上げる予定だ。これは同社にとって初の有人宇宙飛行であり、高度62フィート（100キロメートル）まで上昇した後、同じ発射台に再び着陸する予定だ。

英国の起業家リチャード・ブランソン氏は、自身の民間企業ヴァージン・ギャラクティックが製造したロケット推進宇宙船に乗って高度53フィート（86キロ）まで飛行した。競争するために、ベゾスは宇宙の端に触れた。

どちらの打ち上げ機も素晴らしいものですが、従来の宇宙ロケットとは大きく異なります。

「単純な違いは、弾道飛行では完全な軌道に到達できるほどの速度がないことだ」とスティーブン・マッキャンドレス氏は語った。この人物はメリーランド州にあるジョンズ・ホプキンス大学の天体物理学の教授です。

軌道飛行とは、宇宙船または衛星の横方向の推力が重力に完全に対抗する推力を生み出し、弧を描いて移動し、機械的には地球に向かって落下し続けるものの、物理的にはそれ以上地球に近づかなくなることです。打ち上げの際、軌道上の宇宙船は最初は垂直に上を向いていますが、大気圏の最も厚い部分を通過した後、軌道上に留まるのに十分な推力を生成するために傾き始め、水平方向の速度を上げていきます。

しかし、この目標を達成するのは困難です。軌道を維持するために必要な水平速度は高度によって異なります。高度 150 マイル (240 キロメートル) の低軌道の場合、時速約 17,000 マイル (時速約 27,400 キロメートル) になります。

「軌道運動を維持するには、秒速約8キロメートルで移動する必要がある」とスティーブン・マッキャンドレス氏はサイエンス・オンラインに語った。 「それに加え、大気圏を突破するには一定の高度に達する必要があり、それにはエネルギーもかかります。」

軌道に入ろうとするが十分なエネルギーを持たないロケットは放物線軌道しか取れません。それは弧を描いて飛び上がり、そして再び落下した。マッキャンドレス氏は、このような弾道飛行ミッションは短時間ではあるものの、それでも乗客は地球の素晴らしい景色を目にすることができ、数分間続く無重力状態を体験できると語った。

ニューシェパードの15回目の打ち上げ（NS-15ミッション）は、西テキサスの第1発射施設から打ち上げられました。 （写真提供：Blue Source）

ミッションは完了し、ニューシェパードのブースターはその後着陸し、15番目の発射場で展示されました。 （写真提供：Blue Source）

ニューシェパードのスラスターは、NS-15ミッションを完了し、着陸プラットフォーム上に載っています。 （写真提供：Blue Source）

ミッションは完了し、ニューシェパードの乗組員モジュールは西テキサスの砂漠の遠隔地に降下しました。 （写真提供：Blue Source）

発射トラックには下向きの落下力があるため、基本的には自由落下となり、乗客と身体に重力が作用します。簡単に言えば、重力は人々と航空機を一緒に下方に引っ張るので、その地域は無重力のような感覚になります。これはインディアナ州パデュー大学の宇宙工学教授、クリケッター氏の話だ。

これは冒険好きの人にとっては大きな動きです。ブルーオリジンとヴァージン・ギャラクティックは、この市場によって収益性の高い宇宙観光プロジェクトを運営できるようになることを期待している。また、クリケット氏は、興味深い研究の機会も提供すると付け加えた。

国際宇宙ステーションでは長年にわたり微小重力研究が行われてきたが、宇宙実験室への旅費は高額であり、軌道に乗るためには重力と振動に対抗する機器も必要だとクリケット氏は語った。それに比べると、弾道飛行にかかるコストはほんの一部に過ぎず、機器への負担も軽減できる。

「これらの旅行用車両により、宇宙への往復のより控えめな旅行が可能になります」とクリケット氏は語った。 「このように、観光は低コストで科学研究を行う素晴らしい実験室となるのです。」

クリケット氏は、弾道飛行は、液体中の固体粒子の沈降や凝固など、重力の影響で通常は不明瞭な現象を研究者が詳しく研究したいと考えている実験の有効性を証明する可能性があると述べた。彼は燃料や血液などの液体が低重力下でどのように挙動するかを解明しようとしており、弾道飛行は多くの可能性を探る機会を提供した。

これは、より高額な軌道飛行や深宇宙ミッションに派遣される前に、宇宙技術を探求し、実験を行うための、より手頃な方法となる可能性もあります。例えば、低重力下での緊急外科手術技術をテストしたり、ロケット打ち上げから無重力への移行が完了した後も生物学および化学実験におけるすべての液体が正しい位置に留まるかどうかに関する決定的な研究を実施したりすることが可能になります。

クリケット氏は、無重力状態の短い期間が制限要因となるだろうが、こうした飛行は研究者が実験プロジェクトを遂行できる可能性も開くと語った。これはまさに科学研究のまったく新しい分野を切り開くものであり、自動化することはできません。

しかし、これらの飛行はほとんどの航空宇宙科学者によって利用されることはないだろうとマッキャンドレス氏は述べた。彼は30年以上にわたりNASAの探査ロケットに携わり、また弾道飛行実験用の機器搭載ロケットにも携わってきました。しかし、これらははるかに高価で、使い捨てであり、海抜435マイル（700キロメートル）まで飛行することができます。

このような高度は、彼が研究している紫外線天文学など、さまざまな宇宙物理学の実験に必要である。 62マイルでも大気は電磁信号を妨害するほど濃いため、この高度を一定時間維持する必要がある。

「私は国民に、186マイル（300キロ）まで到達できるようになったら戻ってきて私に話すように伝えた。」

それでも、マッキャンドレス氏は宇宙飛行の方法を増やす民間宇宙産業の努力を高く評価しており、これらの企業は海洋航空の初期の先駆者たちと非常によく似ていると考えている。

「これを無駄と考える人もいるが、私は進化だと考えている」と彼は語った。 「より強固な宇宙インフラを構築したいのであれば、こうしたステップを踏む必要がある。」

著者: エド・ゲント

FY: ASTROLILI 星空観察栗

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