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スペースデブリ

2005年06月23日 00:00

私がスペースデブリの存在を知ったのは、小学校高学年か中学に入った頃だったように記憶している。当時好きだった「特命リサーチ200X」でその問題が取り上げられていたのだ。

小さなたった一本のネジが、高速で地球の周りを飛び回っている。それは、船外活動中の宇宙飛行士の宇宙服をいとも簡単に貫く。宇宙服の空気が漏れ気圧が低下する。生命維持装置に異常が発生する。真空となった宇宙服内で、体液は瞬く間に蒸発し・・・残るはミイラと化した死体。

スペースデブリは子供だった私の心の中に恐怖として刻み込まれた。


さて、その宇宙空間での安全を妨げるデブリだが、果たしていったいどのくらいの速度で飛び交っているのだろうか。

まず、地球を中心とした軌道を回る物体がケップラーの法則に従うと考えよう。ほかの天体の重力が及ぼす影響はこの際無視する。さらには大気圏内の空気抵抗も無視する。

ケップラーの式

T2/R3 = 4π2/G x Mearth

Tは周期
Rは地球の中心からの距離(地球の半径は6.37 x 106 m)
Gは重力定数(6.67 x 10-11 N m2/kg2)
Mは地球の質量(5.98 x 1024 kg)である。

この式から速さを求めると

v = √(G x Mearth/R)

となる。

上の式からもわかるように、軌道上の物体の速さは、その物体自身の質量に左右されない。

ためしに高度200kmの軌道に乗った物体の速さを求めると、7800 m/sとなる。ジャンボ旅客機の速度が910 km/h だとすると秒速に換算して253 m/s。つまり高度200kmにあるデブリの速さはジャンボ旅客機の30倍だということだ。ちなみにピストルの弾丸の初速は300~400 m/s、ライフルの初速は800~1000 m/sらしい。つまりはライフルの弾よりも数倍速いってことだ。これは、確かに恐ろしい。こんなのが当たったらひとたまりもない。

同じ計算を高度3万kmでやってみると秒速3300 m/sとなる。高度が高くなれば高くなるほど速さは遅くなる。

以上が私がざっと計算してみたデブリの速度である。高度3万kmまでが大気圏なので、実際には大気との摩擦で速さは遅くなっていると思われる。デブリの速度を決定する因子はほかにもあるだろうから、正しい数値とは言い切れないが、少なくともとんでもない速さだってことだけは実感できると思う。
どなたか明らかな間違いを見つけてしまったらそっと教えてください。

試験終わったって言うのに何でこんな計算しているんだろう、私・・・。
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