やさしい物理講座ｖ52「画期的なロケット発射（慣性の法則と転向力）」
物体を飛ばしながら慣性力を持ったままでロケットエンジンを発射させたらその速度に初期速度として加算されるので燃料効率は大幅に改良されると吾輩も構想として持っていた。現実的に考案されいて、今回は失敗したことを勝手に考察してみた。砲丸投げの砲丸ののように加速させたランチャーワンの速度にロケットの推進力が加わるので、地球の重力圏から離脱するために大量の噴射燃料が使われることがなく、燃費向上には素晴らしいことである。そこで今回はその報道記事を紹介・解説する。
皇紀2683年1月10日
さいたま市桜区
理論物理研究者 田村 司
はじめに
以前掲載したブログで「慣性」が作り出す物理現象を解説しました。
やさしい物理講座ⅴ48「（命題）東京⇔ハワイ間を航空機で飛んだ飛行時間に地球自転の物理的影響を考察」｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座ｖ47「慣性力と転向力（コリオリ力）の簡単な実験。Seeing is believing」｜tsukasa_tamura｜note
台風の渦巻きと慣性の法則｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座v27「『作用と反作用』、これが無重力の宇宙空間で移動することができる原理」｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座ｖ9「日常生活に見る慣性力（見かけの力）と転向力（コリオリ力）が作り出す台風の渦巻き」｜tsukasa_tamura｜note
英国初の衛星、打ち上げ失敗＝軌道到達前に「異常発生」
【ロンドン時事】英ヴァージン・グループ傘下の米宇宙開発企業ヴァージン・オービットは９日、英国で初となる人工衛星の打ち上げを行ったが、失敗に終わった。旅客機を改造した母機から空中で発射された人工衛星搭載ロケットは地球周回軌道を目指していたが、同社はツイッターで「異常が発生し、軌道への到達を妨げられたようだ」と明らかにした。
＝２０１９年７月、撮影場所不明（ヴァージン・オービット提供）
（ＡＦＰ時事）© 時事通信 提供
２０１５年まで英航空大手ヴァージン・アトランティックの旅客機だったボーイング７４７を改造した母機は、同日午後１０時（日本時間１０日午前７時）すぎに南西部コーンウォールの空港を離陸。約１時間後、人工衛星を搭載したロケット「ランチャーワン」を大西洋の上空３万５０００フィート（約１万７００メートル）で発射した。
ヴァージン・オービット「ランチャーワン」3回目の打ち上げ成功！ 7機の衛星を搭載
2022-01-18
米ヴァージン・オービットは現地時間1月13日、同社の空中発射ロケット「ランチャーワン（Launcher One）」の打ち上げに成功しました。今回の打ち上げは「Above the Clouds」ミッションと呼ばれており、7機の衛星の打ち上げと軌道投入が行われました。
ランチャーワンにはアメリカ国防総省のSpace Test Program（STP）に採用された4機の衛星をはじめ、地球観測会社Spireの衛星1機、ポーランドに本社をおくSatRevolutionの衛星１機も軌道への投入に成功したとのこと。これらの人工衛星は主に技術実証を目的としており、宇宙ベースの通信やスペースデブリの検知、宇宙空間における誘導や推進に関する実験が実施されます。
ランチャーワンはボーイング747-400を改修した空中発射母機「コズミックガール（Cosmic Girl）」に搭載され、アメリカ太平洋標準時2022年1月13日13時39分にカリフォルニア州のモハーヴェ空港を離陸。太平洋上でコズミック・ガールから切り離された直後にエンジンを点火して上昇を開始したランチャーワンは、高度500km・軌道傾斜角45度の軌道に衛星を投入しました。
なお、ヴァージン・オービットによると、アメリカの西海岸からこの軌道に人工衛星が投入されたのは今回が初めてとされています。同社は発表において、地上に固定された発射台からの打ち上げでは軌道変更のための時間と推進剤を多く必要とする軌道であっても、空中発射型のランチャーワンであれば対応可能である点に言及しています。
人工衛星を搭載したロケット「ランチャーワン」発射の考察
一般的考察
大気ごと地球の重力（引力）により、慣性の法則で移動するので大気も自転速度と随伴するように自転する。ここで、大気の動きで偏西風を生じさせ、偏西風の動きが飛行速度にも影響する。また、経度（東京の位置 北緯36度、ハワイ 北緯21度）によって、慣性力の違いから転向力（コリオリ力）が働く（北半球では右へ方向を変える見かけ上の力：コリオリ力）。
Globespin.gif (512×512) (wikimedia.org)
経度・緯度の解説図
1884年、万国子午線会議において、ロンドンのグリニッジ（Greenwich）にあった「旧王立グリニッジ天文台」を通る子午線を起点と定めました。これが本初子午線です。
経度は本初子午線を 0度とし、東西それぞれ 180度に分け、東を東経、西を西経として数える
厳密には地球は完全球ではなく、南北に扁平であるので、緯度 1゜に相当する距離は赤道付近で 110.57km、極付近で 111.70kmと、1km強の違いがあります。しかしながら、これ程の違いは航海上で問題となるものでなく、航海計画でも緯度目盛を使用して距離の測定を行います。参考までに、経度 1゜は赤道上で 111.32kmになります。
巡航高度は、目的地までの距離や気象条件、気流の状態によって異なりますが、一般的には３万５０００フィート（約１万ｍ）といわれています。高度１万ｍといえば、気圧は地上の４分の１、気温はマイナス５０～５５度Ｃの世界です。なぜ、「１万ｍ」が巡航高度に定められているのでしょうか。
高度が高くなればなるほど、空気の密度が薄くなることは皆さんご存知でしょう。高い山に登ると呼吸が苦しくなるのがその証拠です。つまり、上空高く上がれば上がるほど空気の密度が薄くなり、空気抵抗が小さくなります。空気抵抗が小さいため、少ないエンジン出力で速度が出せるということです。低空を飛ぶよりも、高いところを飛ぶほうが、燃費がいいのです。
特殊条件の考察
人工衛星を搭載したロケット「ランチャーワン」の発射の方向に転向力（コリオリ力）が働くので軽微な角度でもロケットの方向性を狂わせる。そのような軌道修正が必要であるろう。そしてロケットの飛行方向によっては地球の重力から受けるロケットの慣性力の存在も考慮すべき条件であろう。そして、偏西風・貿易風などの大気の状態など考慮すべき条件があるものと推測される。 北半球では直線の運動は転向力（コリオリ力）により右方向へ曲がる動きをするのである。
成功事例 南西部コーンウォールの空港を離陸（大西洋） 偏西風
失敗事例 カリフォルニア州のモハーヴェ空港を離陸（太平洋）貿易風
以上のように分析してみました。呵々。
参考文献・参考資料
英国初の衛星、打ち上げ失敗＝軌道到達前に「異常発生」 (msn.com)
やさしい物理講座ⅴ48「（命題）東京⇔ハワイ間を航空機で飛んだ飛行時間に地球自転の物理的影響を考察」｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座ｖ47「慣性力と転向力（コリオリ力）の簡単な実験。Seeing is believing」｜tsukasa_tamura｜note
台風の渦巻きと慣性の法則｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座v27「『作用と反作用』、これが無重力の宇宙空間で移動することができる原理」｜tsukasa_tamura｜note
やさしい物理講座ｖ9「日常生活に見る慣性力（見かけの力）と転向力（コリオリ力）が作り出す台風の渦巻き」｜tsukasa_tamura｜note
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