☆ロケット工学
◆人工衛星と宇宙速度
①第１宇宙速度
地表付近から水平に打ち出された物体が人工衛星になる速度
7.9km/s (28440km/h)
②第２宇宙速度
地表付近から水平に打ち出された物体が人口惑星になる速度（脱出速度）
11.2km/s (40320km/h)
③第３宇宙速度
地表付近から水平に打ち出された物体が太陽系の外へ向かう速度
16.7km/s (60120km/h)
※人工衛星の高度と速度
高度
250km スペースシャトルなど 7.91km/s
20200km ナブスター 3.87km/s
35786 静止衛星 3.07km/s
◆人工衛星の軌道
＿◇軌道要素
①周期
②軌道傾斜角
地球の赤道面に対する角度
③遠地点高度、近地点高度
※静止軌道
遠地点高度と近地点高度が35786kmの円軌道
軌道傾斜角は０度、周期23h56m
＿◇軌道分類
①同期軌道
周期２４時間
②回帰軌道
周期、地球の自転周期の整数分の１
１日のうちに何周かして同一地点上空に戻る
ＧＰＳ衛星など
③準回帰軌道
１日のうちに地球を何周かするが
同じ地点の上空に戻るのに数日から数十日を要する
ＧＬＯＮＡＳＳ，ＧＡＬＩＬＥＯなど
④極軌道
軌道傾斜角約９０度
資源探査衛星など
⑤太陽同期軌道
太陽光線の照射角一定
※太陽同期準回帰軌道
◆推力理論
＿◇流体中を運動するロケット
ロケットの運動座標系について、前後に無限大の広がりを持つ検査面Ａ１（進行前方），Ａ３（後方）を考えると、推力Ｆは
F=M3 + ∫pdA3 – M1 – ∫pdA1
M3, M1は検査面を単位時間に横切る流体の運動量
pは圧力
Aは面積
Ａ３のうちロケット排気流部Ａ２を独立さえ、流量m, 流速vで書き直すと
F=m2*v2+p2*A2+m3*v3+p3(A3-A2)-m1*v1-p1*A1
m1*v1=m3*v3
p1*A1=p3*A3
と考えられるので整理すると
F=m2*v2+(p2-p3)*A2
⇒第一項：運動量推力
⇒第２項：圧力推力
※真空下で動作し、p2の小さい電気推進では圧力推力はきわめて小さくなる。排気速度ue
ue=F/m≒v2
＿◇比推力
Isp≡F/(m*g)
gは海面上での重力加速度
※次元は秒である
＿◇ロケット公式
慣性空間を一次元運動するロケットについて
短時間の間に、一定の排気速度ueの推進剤の噴出により
質量Ｍ⇒Ｍ＋⊿Ｍ
飛行速度ｖ⇒ｖ＋⊿ｖ
に変化したときの運動量保存の式
（Ｍ＋⊿Ｍ）＊（ｖ＋⊿ｖ）－Ｍ＊ｖ＝⊿Ｍ＊（ｕｅ－ｖ）
この時間積分から、ロケットの速度増分⊿Ｖは
⊿Ｖ＝ｕｅ＊ｌｎ（Ｍ１／Ｍｆ）
Ｍ１：初期質量
Ｍｆ：終期質量
※ペイロード比
Λ＝ペイロード質量／Ｍ１
◆電気推進
＿◇SEPS
Solar Electric Propulsion System
太陽エネルギー発電による電気推進システム
＿◇NEPS
Nuclear Electric Propulsion System
原子力発電による電気推進システム
※RTG(Radioisotope Thermoelectric Generator)
ボイジャー搭載のもの
半減期約88年 酸化プルトニウム238⇒1330K高温熱源
Si-Geによる熱電変換 400W