[ January 4, 2022 6.13am AEDT ] – マチルデ、5歳、シドニー
[ 答えてくれる先生 ]
クリス ジェームス
クイーンズランド大学 機械鉱山工学部
極超音速センターARCDECRAフェロー
こんにちはマチルデ、この素晴らしい質問に感謝します！宇宙に行くのは簡単ではなく、いくつかのステップがあります。まず、「宇宙 “space” 」自体が実際にどこから始まるのかを考えてみましょう。
さて、少し前に、多くの専門家が私たちの上の1つのポイントを「スペース」が始まるポイントであると決定しました。彼らはそれをカーマンライン “the Kármán line” と呼ばれる目に見えない線でマークしました。
この線は地球を一周し、私たちの約100km上にあります。それがどれほど高いかを理解するのを助けるために、通常の航空機は地上約10kmしか飛行しません。
飛行機で宇宙に行けるでしょうか？
航空機を使って宇宙に入ることができない理由はたくさんあります。主なものは、上に行くほど空気が少なくなることです。具体的には、空気中の「酸素」が少なくなります。
エンジンは航空機の飛行を助けるものです。そして、自動車のエンジンと同じように、航空機のエンジンは機能するために酸素を必要とします。ありがたいことに、私たちが呼吸する空気は21％の酸素で構成されています（見えませんが）。
航空機は、両側に大きなファンを使用して、前面から空気を吸い込みます。次に、この空気をジェット燃料と混合して、燃料と酸素の混合物を作成し、それを燃焼させて空気を高温にします。その後、熱気が非常に高速で後方に放出され、航空機が前方に押し出されます。
しかし、酸素が十分にない宇宙に近づきすぎて飛行しようとする航空機は、空気のない部屋で呼吸しようとしている人のようになります。
これが、宇宙に到達するためにロケットが必要な理由です。航空機で使用されるロケットエンジンとジェットエンジンの大きな違いは、ロケットエンジンが空気から酸素を得る必要がないことです。代わりに、ロケットエンジンは彼ら自身の酸素を運びます。
ロケットエンジンは、航空機が周囲から簡単に入手できるもの（酸素）を運ぶ必要があるため、いくつかの点でこれは悪いことです。つまり、乗客や荷物などの他の貨物のためのロケットのスペースが少なくなります。
しかし、明るい面では、旅に酸素を運ぶことができるということは、ロケットがほとんどの航空機が飛ぶ場所よりもはるかに高い宇宙で働くことができることを意味します。
ロケットエンジンはどのように機能しますか？
航空機のジェットエンジンと同様に、ロケットエンジンは、ロケットの背面から非常に高温のガスを放出することによって機能します。ガスが後方に押し出されると、ロケットは前方に押し出されます。
これは、アイザックニュートンという有名な科学者によって最初に発見された、運動の第3法則と呼ばれる科学の規則の例です。この法則は、すべての行動には等しく反対の反応があると言っています。
大人の助けを借りて、自宅で非常に基本的な「ロケット」を作ることもできます。風船を手に入れてふくらまし、端を縛らずに放すと、内部の空気が噴出し、部屋の周りを飛んでいきます。これは、非常に制御の悪いロケットのようです。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation から再発行されています。日本語訳はarchive4kids(Koichi Ikenoue)の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
