宇宙開発の未来－宇宙飛行士は生還できない

打ち上げに失敗したソユーズロケットの件で、前回の記事ではロイター配信の以下の画像をご紹介いたしました。

　
　　写真１：脱出カプセルと救助隊

前にお伝えしたように、脱出したとされてる搭乗員がそもそも乗船してないのは分かりきっているのですが、ここでは搭乗員がホントに乗っていたとしたら何が起きるのか、高校物理の知識を使って分析してみましょう。

■前提条件
　ロッケットは地表に対し少し傾斜して飛んでいるようですが、ここでは鉛直方向に飛んだと仮定して計算します。また、空気抵抗は重要な計算要素ですが、とりあえずそれは無視することにします。あくまでも概要をざっくり掴むことを目的としますので、個々の補正については読者様で独自に行ってみてください。また重力加速度gは9.8m/s2とします。

■カプセル脱出時の速度と高度の計算
　関連サイトなどを参考にしたところ、一般に搭乗員にかかるGは4G以下になるように設計されているといいます。そこで、ここでは打ち上げからカプセル離脱まで、一様に3.5Gの力が搭乗員にかかり続けていたと仮定します。

　搭乗員には既に重力の1Gが掛かっていますから、プラス2.5Gをロケットの上昇加速度とみなします。メディアによると打ち上げから114秒後に脱出とありますので次の条件が揃います。

　　上昇加速度 α：　2.5 × 9.8 (m/s2)
　　上昇時間 t ： 114 (s)

　以上より、脱出時のロケットの速度vは物理公式( v = αt )より
　　2.5 ×9.8×114= 2793 (m/s) ≒ 2.8(km/s)　　　　　(1)

となります。これは地表の音速でおおよそマッハ8.2に該当します。

次に脱出時の高度hを計算します。これも物理公式から

　　0.5×2.5×9.8 × 1142＝　159201(m)≒160 (km)　　　　　(2)

となります。ただ、傾斜角も加速度の変化も考えていないとはいえ、160kmも上昇するかなぁ？とは思いますが、取り合えずこれで計算を進めます。

■脱出カプセルは上昇し続ける
　ここからがとても大事なのですが、カプセルを普通に切り離しても、そのまま落下することはありません。なぜなら、カプセルはそれまで鉛直方向への加速度運動を行っており、慣性力が働いているからです。写真を見たところ、推力発生装置も無いようですから、ここから、脱出カプセルは初速度(1)の投げ上げ運動へと移ります。

　
　図１：脱出カプセルの実際の軌道（BBC提供の画像を独自に加工)

初速v0の投げ上げ運動の最高到達点hは、公式で求められます。計算すると

　　28002 / (2 × 9.8) = 400000(m) = 400(km)　　　　　(3)

となり、カプセル離脱後も、それまでの上昇分よりさらに高く上昇を続けるのです。離脱地点の高度に離脱後の上昇高度を加えると、

　　160 + 400 = 560(km)

と計算され、これはISS(国際宇宙ステーション)の最大高度と言われている470kmよりも高い地点となります。この計算結果に必ずしも正確性はありませんが、脱出カプセルはそこから地上に降下を始める訳ではなく、宇宙空間に向かって一旦放り出されることは理解してください。そして、脱出高度よりもはるかに高い位置から地表に向かって落下するのです。果たしてこれが安全な脱出方法といえるのかは甚だ疑問です。

■脱出カプセルは1000℃に燃える
　脱出カプセルは推力制御を持たないと考えられますから、最高点に達した後は自由落下運動となります。着陸カプセルのパラシュートを開くタイミングについて詳しい史料が見つからないので、やはり本当かなぁ？とは思いつつも、ある程度大気がある1~2万メートル(高度10-20km)を開傘のタイミングと仮定します。高度20kmでのカプセルの落下速度vは、その高度差をhとすると、物理公式より

　　= 3313(m/s) = 3.3(km/s)

これは、マッハ9.7という猛烈なスピードです。ここでカプセルの表面温度が何度になるか、JAXAの資料と見比べます。なお、最高到達点からここまでの落下時間は5分半と計算されます。

　
　　図２：速度と飛行高度による表面温度関係グラフ(JAXA提供資料を基に作図)
　　http://iss.jaxa.jp/iss_faq/go_space/step_5.html

このグラフに従うと、カプセルの表面温度は2000K(約1700℃)にまで上昇します。実際には打ち上げ角や空気抵抗などの影響から、そこまでスピードは出ないと思われるので、グラフには赤枠で予想範囲を設定しました。それでも、おおよそ1000℃前後の表面温度になるのは確実かと思います。

■搭乗員は焼け死に、救助隊は近づけない
脱出カプセルが数分間かけて1000℃超の高温に到達したとき、何が起こるか考えます。写真１を見る限り、カプセルの表面はセラミックなどの耐熱加工を施しているようには見られません。また、搭乗員を防御する特別厚い断熱加工もなさそうです。よって熱により、次のような現象が実際には起こるはずです。

　・表面金属部の変形、変色
　・電子機器類の破損・溶解
　・高熱による搭乗員の死亡

そもそも、こんな高熱に曝されて、パラシュート降下装置が正常に機能するのかも怪しいですし、ハッチが変形せず開いたり、着陸直後、まだ高温であろう金属製筐体に救助隊が近づけることの方がおかしいのです。そう言えば、写真に写っているパラシュート、なんだか後からそこに置いただけのようにも見えます。でも、一番おかしいのは、搭乗員2人がこの超過酷な環境下で無事に生存していること、それもすこぶる元気そうにです(写真2)。あなたたち、最初から乗ってないでしょ？

　
　　写真２：事故後の2名の搭乗員(AFP) 顔色いいですね

■着陸条件は全てのロケットで同じ
　実は最後に自由落下で降下するのは、スペースシャトルなどの有翼機を除けばどれも同じです。突入角度をいくら変えようが、自由落下は自由落下であり、どの着陸カプセルも1500℃前後の温度に耐えなければならないのは、昔も今も同じです。

ですから、以下写真３のようなアポロ11号搭乗員の帰還など有り得ないと考えられるのです。
　
　　写真3:アポロ11号の着水

もしこれが現実にあったというなら、NASAもJAXAも、1500℃の高熱から中の搭乗員と電子機器、写真3のようなゴム・プラスチック素材を守る断熱構造について語らないとおかしいのです。1000℃以上の熱に包まれた物体の中央部が高々40~50℃程度の生命が存在可能な空間であるとは考えにくく、あるとすれば、熱伝導のない真空の壁を設けて、その内側に全てを収納するくらいしか考え付きません。そのような機体表面とまったく非接触な構造があるというなら、ぜひ見てみたいものです。

それは、セラミックパネルを敷き詰めたスペースシャトルでも同じです。翼が意味を成すのは大気の濃い地表近くのみであり、高高度では他の着陸カプセルと条件は変わりません。シャトルの表面素材がどんなに耐熱性があっても、その熱を内側に伝えてしまってはなんの意味もありませんし、熱に包まれている以上、冷却システムで放熱することもできません。その意味では有翼のスペースシャトルでさえ、宇宙からの無事の帰還が怪しいと言えます。


写真４：1986年、123便事件の翌年、上昇中に空中爆発を起こしたチャレンジャー号と乗組員。当然だが全員生存しており、戸籍を捨て、名前を変えて組織専属の研究者となった。123便事件で死亡とされた大阪大学の塚原仲晃教授も同じ手法で地下組織専属研究者となった。123便事件の死亡者名簿には同様の人物が何人もおり、近々その内の誰かにお目にかかれるだろうと思う。塚原教授の現在については元東大名誉教授、現東洋大学教授の坂村健氏がよくご存知であろう。
もしかしたら、最先端科学芸者を抱える宇宙劇団JAXAさん、親分のスペースシアターNASAさんだったら、あっと驚くような断熱マジックがあるのかもしれません。ぜひ、素直な観客でない私に懇切丁寧な説明をいただけるとありがたいです。

　*　*　*

これまで、映像資料を基に月面着陸があったかないかでずいぶん議論が続いてきましたが、それ以前に人が宇宙空間に行けて無事に帰ってこれるものなのか、そこを議論するのも忘れてはならないと思います。私の見立てとしては、行くにはいけるかもしれない、でも長期滞在はできないし、今の技術では自由落下方式ではまず生きて帰れない、そう判断します。よって、アポロ計画そのものが実在しないし、スペースシャトル計画も無かったのでしょう。ISS(国際宇宙ステーション)に至っては、何をか言わんやです。

宇宙開発初期の動物実験として「宇宙に行った動物」(Wikipedia)というのもありますが、人であり、おそらく最初で最後の宇宙飛行士と思われるガガーリンさんを含めて、打ち上げ式ロケットと自由落下方式による宇宙旅行から無事に生還した命は、これまで一つもないだろうなと私は予想します。

今回はあくまでも机上の大雑把な計算による推察なので、読者様はあまり納得されておられないかと思います。実は私も、数字のこね繰り回しだけではやはり釈然としない違和感を覚えます。そこで次回は、宇宙で生命活動が困難である決定的な理由をお知らせしたいと予定しております。

※(真)ブロクに補足記事あります

　・「宇宙劇団JAXA－講演会情報」
　　20日、山口に宇宙飛行士がやってきます！
　・「前略、宇宙劇団JAXA様へ」
　　18日、なんと宇宙劇団さんが私の為に特別公演を開催してくれました

一旦記事を書き上げて、計算結果に対する違和感について考えていました。それは、計算結果における現実感の無さといってよいかもしれません。そして、この感覚は大型旅客機が空を飛ぶあの違和感と同じものであることに気付きました。大型旅客機の飛行が航空力学ではけして説明できないように、現実のロケットも一般物理学で扱えない"何か"を元にして飛行しているのではないか？そう考えると非常に腑に落ちます。

この領域まで思考が至ると、いよいよ、"重力"というものの正体が気になります。もしかすると、私たちはニュートンの万有引力の発見以来、実は大きな科学認識上の過ちを犯してきた可能性があります。いや、むしろニュートンは真の科学知識を有する集団から派遣された、擬似科学を広めるための使者だったかもしれません。このブログの新しいカテゴリー「科学という宗教神話」では、現代科学の誤謬についても触れて行きたいと考えています。

その知見を基にしてこそ、航空機やロケットの飛行原理、長崎・広島の原爆の秘密、そして日本の重力異常帯で123便に何が起きたのかが説明できると思われるのです

　※日本の重力異常帯 → 「改めて問う、横田空域とは何なのか？」


キリストの御国にて記す
管理人　日月土