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2. 輸入動向 長崎税関は 輸入数量 輸入価額ともに全国第 2 位 (10 間 ) 過去 10 間の輸入動向を見ますと 輸入数量 ( ) は 33 個 ( 対前 10 比 15.4% 減 ) 輸入価額 ( ) は 791 億 32 百万円 ( 同 81.0% 増 ) でした このうち長崎税関の輸入数

人工衛2 はなぜ地上に落ちてこないの? が落ちてこないわけを 次のようにして説明しましょう 模造紙をつなぎ合わせて地球に見立てた大きな円を描き 子どもに質問しながらボールの軌跡を書き込んでいきます 模造紙には地面に見立てた直線も引いておきます ( 丸い地球の全てを見せない ) 模造紙は折っておきます

大阪市立科学館研究報告 第21号 2011年 p.29-36

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火星大気循環の解明 ~ ダストデビルの内部調査 ~ Team TOMATO CPS 探査ミッション立案スクール 2016/08/26

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自由落下と非慣性系における運動方程式 目次無重力... 2 加速度計は重力加速度を測れない... 3 重量は質量と同じ数値で kg が使える... 3 慣性系における運動方程式... 4 非慣性系における運動方程式... 6 見かけの力... 7 慣性系には実在する慣

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資料21-4 小型探査機による高精度月面着陸の技術実証(SLIM)について

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第20回天文教育研究会集録原稿について

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はじめに 卒業研究のテーマとして土星のリングを取り上げてきた 土星はその美しいリングを持つ惑星として有名である 太陽系の惑星では土星以外にもリングを持つ惑星に木星 天王星 海王星が挙げられるが 土星の持つリングはこの 3 つの惑星とは比べ物にならないほど はっきりとしていて特徴的である そこで本論文

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DESTINY + 概要 本ミッションは 以下に示すミッションを目的として小型深宇宙探査機技術の獲得と流星群母天体のフライバイ観測および惑星間ダストのその場分析を行うものである < 理学ミッション > 大目的 : 地球生命の前駆物質の可能性がある地球外からの炭素や有機物の主要供給源と考えられている地

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したがって今回は 一昨年と昨年の続編として 宇宙の歴史 3 と題し 内容は継続発展させて ほぼ 同規模のオーガナイズドセッションを企画することで 宇宙の歴史に関する研究蓄積とともに情報交換 提供に貢献したいと考えている 内容 : 一昨年の 宇宙の歴史 では 総論や通史に関する講演が多く パネルディス

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宇宙探査機 (Space Probe) - はやぶさ とその仲間たち - 徳島県農林水産部農林水産基盤整備局農業基盤課井形圭治 Igata Keiji ( 農業部門 / 総合技術監理部門 ) 1. はじめに 2010 年 6 月 13 日 日本の小惑星探査機 はやぶさ が地球に帰還した 当日は 日曜

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経営理念 宇宙と空を活かし 安全で豊かな社会を実現します 私たちは 先導的な技術開発を行い 幅広い英知と共に生み出した成果を 人類社会に展開します 宇宙航空研究開発を通して社会への新たな価値提供のために JAXAは 2003年10月の発足以来 宇宙航空分野の基礎研究から開発 利用に至るまで一貫して行

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理 Ⅲ-13_ 力の法則 2 力と同じはたらきをする1つの力を求めること 2 力を合成した力 1つの力を, これと同じはたらきをする2 力に分けること 1つの力を分解して求めた2つの力のそれぞれ 角度をもってはたらく2 力の合力は,2 力を2 辺とする平行四辺形の対角線で表されること 2

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図 7-: コリオリ力の原理 以下では 回転台の上で物体が運動したとき 物体にはたらくみかけの力を定量的に求めてみる 回転台は角速度 で回転していて 回転台に乗っている観測者から見た物体の速度ベクトルの動径方向の成分を u 接線方向の成分を v とする 図 7-3: 回転台の上での物体の運動 はじめ

宇宙開発委員会 推進部会 GXロケット評価小委員会(第8回)議事録・配付資料 [資料8-1]

えられる球体について考えよ 慣性モーメント C と体積 M が以下の式で与えられることを示せ (5.8) (5.81) 地球のマントルと核の密度の平均値を求めよ C= kg m 2, M= kg, a=6378km, rc=3486km 次に (5.82) で与えら

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IST サウンディングロケット モモ ユーザーズガイド 2 目次 更新履歴注記 1. はじめに 1-1. プロジェクト概要 1-2. サウンディングロケット モモ について 1-3. 射場 2. ミッション策定ガイド 2-1. 飛行について 2-2. 地上からの可視状況 2-3. 加速度環境 2-4

木村の物理小ネタ 単振動と単振動の力学的エネルギー 1. 弾性力と単振動 弾性力も単振動も力は F = -Kx の形で表されるが, x = 0 の位置は, 弾性力の場合, 弾性体の自然状態の位置 単振動の場合, 振動する物体に働く力のつり合

太陽系における地球型惑星の水の起源ーー惑星形成の大域シミュレーションーー 小南淳子 ( 東京工業大学地球生命研究所 ) 台坂博 ( 一橋 ) 似鳥啓吾 ( 理研 ) 牧野淳一郎 ( 東工大 )

大阪大学 大学院理学研究科博士前期課程 ( 宇宙地球科学専攻 第 2 次募集 ) 入学試験問題小論文 (2013 年 10 月 26 日 11 時 00 分 ~12 時 30 分 ) 次の [1] から [5] までの 5 問のうちから 2 問を選択して解答せよ 各問には別の解答 用紙を用い 解答用

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資料1-3 宙を拓くタスクフォースにおける検討の進め方

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宇宙科学データアーカイブDARTSの紹介とそれを使ったX線天文学研究

3. ミッションの設計 3.1 木星電波について木星から自然に放射されるバースト状の電波は 地球でも強力に受信することができる この木星電波は 1955 年に アメリカのワシントン DC の郊外に位置するカーネギー研究所の宇宙電波観測所で かに星雲 からの電波を観測中に偶然発見されたものである 観測

小惑星探査機 はやぶさ 2 搭載ローバ MINERVA-Ⅱ1 の分離運用について 2018 年 9 月 21 日 JAXA はやぶさ 2 プロジェクト

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第 7 回 宇宙環境シンポジウム 講演論文集 デブリ防護設計標準 (WG3) の活動状況 宇宙環境 G 松本晴久 背景 WG3 の活動 アウトライン スペースデブリ防護設計マニュアルの概要 今後課題 まとめ 51 This document is provided by JAXA.

宇宙機工学 演習問題

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資料 2 国際宇宙ステーション (ISS) 計画概要 平成 26 年 4 月 23 日 ( 水 ) 文部科学省研究開発局 1

H-ⅡA ロケット 第 1 段 第 2 段とも液体酸素と液体水素を推進薬に使用している 2 段式ロケット H-Ⅱ ロケットの開発により得られた技術を基に 信頼性を確保しつつ 低コスト化を実現 並びに固体補助ロケットや固体ロケットブースタを標準型に追加することで ラインアップ化を実現 打上げペイロード

数学と理科の接点 中学生にわかる微積分学 おさらい編 岡田耕三 ( 岡山大学大学院自然科学研究科 ) 1

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人工衛1 静止衛星について知ろう 静止衛星は止まっているわけではなく 地球の自転と同期しているために見かけ上止まって見えることを理解させます 文字にすると難しそうなケプラーの法則を Java アプレットによる 動き で直感的にとらえさせます 1 って どんなもの? がどういうものかを直感的に理解させ

外から中心に投げたボールの動画 1 中心に向かってまっすぐ投げる 回転盤でボールをキャッチ 円盤の回転速度とボールの速度を合わせれば, 投げたボールを取れる ( 投げた人にはボールが回ってくるように見える ) 投げてからの時間は, 回転の半周期 円盤の外から見る図斜めに飛んでいく 投げた人が見る図コ

物体の自由落下の跳ね返りの高さ 要約 物体の自由落下に対する物体の跳ね返りの高さを測定した 自由落下させる始点を高くするにつれ 跳ね返りの高さはただ単に始点の高さに比例するわけではなく 跳ね返る直前の速度に比例することがわかった

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第73回宇宙政策委員会

基礎地学

構成 1. ISECG 国際宇宙探査ロードマップの概要と現状認識 2. 国際宇宙探査に向けた準備シナリオ ( 案 ) 3. シナリオを達成するための主要課題 2

ブラックホールを コンピュータ上で 創る 柴田大 ( 京都大学基礎物理学研究所 )

平成30年度 卒業論文 低軌道衛星(LEO)使用よってもたらされる影響

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10-11 平成26年度 予算(案)の概要

Transcription:

月や火星にはどうやったら行けるの? ( その 1) 京都大学生存圏研究所 宇宙総合学研究ユニット 工学研究科 山川宏 http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~yamakawa 平成 21 年 3 月 21 日 NPO 科学カフェ京都京都大学楽友会館

宇宙望遠鏡の打ち上げ直前 宇宙望遠鏡衛星 ( 鹿児島 内之浦 )

地球周辺の宇宙環境

宇宙開発と宇宙環境 : スペースデブリ ( 宇宙ごみ ) これまで数千トンにも及ぶ人工衛星などの人工物体が宇宙に運ばれ 多くは大気圏に再突入して燃え尽きているが, 現在でも約 4,500ton が人工物体として軌道上に存在している http://sn-callisto.jsc.nasa.gov/photogallery/beehives.html

スペースデブリ ( 宇宙ごみ ) 1cm~10cm のデブリは 10 万個,1mm~1cm のものは 3,500 万個程度存在すると推定されている http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/photogallery/photogallery.html

太陽と地球の関係 : 地球磁気圏 太陽からは 太陽光太陽風が出ています 地球の環境に影響を与え オーロラを発生させます ビデオ (30 秒 ) Copyright Kyoto University, RISH

太陽系の惑星 月 水星 金星 地球 彗星 Ceres 930km 天王星 火星 海王星 小惑星 Eris, 2005 68AU, 2700km 冥王星 ( 1930 39AU, 2300km 準惑星 ) 木星 土星

太陽系の隅々に行くのはたいへん? 太陽系の目的地に到達するまでに必要な時間 月旅行の時間火星旅行の時間金星旅行の時間水星旅行の時間木星旅行の時間冥王星旅行の時間 最短で3 日 9ヶ月 6ヶ月 2.5~4 年 3~5 年 8~10 年

過去に何機ぐらい行ったことがあるのか? 水星 1 機 (Mariner 10) 金星 約 40 機 (Venera, Mariner, Kosmos, Pioneer-Venus, Magellan, Gallileo) 月 約 110 機 (Pioneer, Luna, Ranger, Surveyor, Apollo, Hiten, Clementine) 火星 約 30 機 (Mars, Mariner, Viking, Phobos, Pathfinder) 小惑星 2 機 (Gallileo, Near) 木星 6 機 (Pioneer 10, 11,Voyager 2,1,Ulysses,Gallileo) 土星 4 機 (Pioneer 11,Voyager 2,1, Cassini) 天王星 1 機 (Voyager 2) 海王星 1 機 (Voyager 2) 彗星 5 機 (ICE,Vega1,2,Sakigake, Suisei, Giotto) (2000 年時点 )

日本の月惑星探査の歴史 1985 さきがけ ( ハレー彗星 ) 現在 (2008) 1985 すいせい ( ハレー彗星 ) 1990 ひてん ( 月 ) 1992 GEOTAIL( 地球 月 ) 1998 のぞみ ( 火星 ) 残念 2003 はやぶさ ( 小惑星 ) 2007 かぐや ( 月 ) 2010 PLANET-C( 金星 ) 2013 BepiColombo( 水星 )

惑星探査のいろいろ フライバイ オービタ ペネトレータ ローバランダ サンプルリターン バイバイ 逆噴射ぐさ! ふんわり おみやげ JAXA 久保田孝氏

ケプラーの法則 ニュートンの法則

ケプラーの第 1 法則 : ケプラーの法則 人工衛星 ( 惑星 ) は地球 ( 太陽 ) を1つの円軌道焦点とする楕円軌道上を運動する ケプラーの第 2 法則 : 地球 地球と人工衛星を結ぶ半径ベクトルが描く面積速度は一定である ( 遠いところは遅く 近いところは速く動く ) ケプラーの第 3 法則 : 楕円軌道 地球 人工衛星の軌道周期は地球からの平均距離の 3/2 乗に比例する ( 一周する時間は最大距離で決まる )

ニュートンの万有引力の法則 2 つの質点には 互いに それぞれ の質量に比例し距離の 2 乗に反比例 する引力が働く

すべての人工衛星は 同じ原理で飛翔している JAXA

宇宙ミッションの設計のポイント 燃料をできるだけ少なくしたい できるだけ衛星を大きくしたい

地球のまわりを回る人工衛星の軌道

人工衛星はなぜ落ちないのか? 引力の法則 ( ニュートン ) 2 つの質点に質量に比例し距離の 2 乗に反比例する引力が働く 落下しないのではなくて 本当は 落下し続けている ボール 引力 地球 人工衛星 引力 地球 ボールを投げる速さを大きくしていく人工衛星も引力で落下し続けていて とだんだん遠くに届くようになるその結果 円軌道を描いている

静止軌道 赤道上空にあって 地球の自転周期と衛星の軌道周期が一致し 地球の観測者から衛星が静止しているように見える 静止衛星 ( 高度 36,000km) 地球 ( 半径 6378km)

火星探査計画の設計法

地球から火星までどうやって行く? 探査機の軌道 出発時の地球の位置と到着時の火星の位置が太陽に対して反対側にあるときに 最も少ない燃料で効率よく 火星に行ける ΔV2 ( 火星周回軌道に入るために減速 ) 火星到着 太陽 ΔV1 ( 地球脱出のために加速 ) 地球出発 地球の軌道 火星の軌道 ΔV1+ΔV2--> 最小化 Hiroshi Yamakawa

地球から火星までどうやって行く? そのような機会はほぼ 2 年に一度あり その機会のことを 打上げ窓 と呼ぶ 3.3% 4.5% 4.4% 2.9 % 5.0% 火星の打上げ窓 ( いつ火星に打上げるのが適当か ) ------------------------------------------------------- 地球脱出日火星到着日太陽周回数探査機重量 ( 注参照 ) ------------------------------------------------------- 96 年 9 月 99 年 3 月 0.5 1 96 年 11 月 97 年 9 月 0.5 1 98 年 9 月 01 年 3 月 1.5 1 98 年 12 月 99 年 10 月 0.5 1 01 年 4 月 01 年 10 月 0.5 12.6% 03 年 6 月 04 年 1 月 0.5 1 05 年 8 月 06 年 9 月 0.5 1

地球から火星までどうやって行く? 第 2 宇宙速度地球重力圏外へ ( 惑星探査機 ) 地球重力圏を脱出後の地球に対する速度 3km/s 地球重力圏外に脱出する時の高度 200km での速度 11.4km/s 地球 地球脱出のために必要な増速度量 3.6km/s 第 1 宇宙速度 7.8km/s 高度 200km 円軌道 地球の重力圏の半径 150~170 万 km 地球半径 6378km Copyright ESA Copyright Hiroshi Yamakawa

のぞみ火星探査機 Copyright JAXA Copyright JAXA

スイングバイ

この世界に入るきっかけ :Voyager 1,2 号 ~ 惑星スイングバイの連続 ~ http://www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.html http://voyager.jpl.nasa.gov/science/heliocentric.html

のぞみ 地球脱出時の工夫 火星探査機 のぞみ の場合 地球脱出の際に 月重力を積極的に利用して 脱出時に必要なエネルギー (ΔV) を軽減した JAXA 提供 地球脱出まで予定されていた軌道 地球脱出後の実際の軌道

秘境 惑星の探査 ~ 水星探査を例に ~

太陽からの距離地球 :1.0 火星 :1.5 金星 :0.7 水星 :0.3 木星 :5.0 水星に到達するのに多くの燃料が必要 高温 高放射線環境 水星探査の難しさ なぜ行くの? まだ何もわかっていない 水星にも磁場があるかも Copyright ESA

電気推進 : 多数回水星フライバイミッション 地球出発 金星 水星 水星 水星 水星 水星 水星 水星自転周期水星公転周期 59 日 88 日 Hiroshi Yamakawa, 1996

Y (AU) 化学推進エンジン地球出発 金星 金星 水星 水星 水星到着 地球 金星 1 D SM-1 12 /1 5/2 00 5 水星ランデブーミッション 飛行時間 :4 年 Earth-Mercury Ballistic Transfer Trajectory DSM: Deep Space Maneuver 電気推進エンジン地球出発 金星スイングバイ 水星到着 飛行時間 :2.5 年 水星 0.5 0 Ve nu s Sw ing by -1 10 /2 6/2 00 6 Ve nu s Sw ing by -2 6/8/2 00 7-0.5 D SM-4 3/21 /20 08 Merc ur y Arr iv a l 9/30 /20 09 Su n D SM-5 12 /7 /20 08 Merc ur y Sw ing by -2 10 /8 /20 08 Merc ur y Sw ing by -1 1/17 /20 08 D SM-3 11 /1 1/2 00 7-1 -1-0.5 0 0.5 1 X (AU) D SM-2 1/8/2 00 7 Ea rth D ep ar tur e 8/5/2 00 5 Copyright Hiroshi Yamakawa Copyright Hiroshi Yamakawa

日欧国際共同水星探査計画 BepiColombo 8h 水星到着までは電気推進 + 惑星スイングバイ 9h MPO [2.3h] 400km x 1500km 7h 6h 0h 水星 MMO [9.2h] 400km x 12,000km 5h 太陽 3h 4h MMO( 日本 ) 水星環境の観測 1h 2h MPO( 欧州 ) 水星表面の観測 MESSENGER [NASA] Launch: 2004 Observation: 2009 Copyright JAXA

MMO 探査機は温度対策が命 ほっておくと 400 度 C! MLI MLI Sun 搭載機器 430 度 C 水星 Thermal stand-of f Heat rejection 耐熱材料温度制御排熱 Copyright JAXA

MMO 探査機の構造 Tank Battery Upper deck Lower deck Upper prism Middle prism Lower prism Copyright JAXA

月探査機 かぐや (2007-2009)

かぐや の軌道計画 Copyright JAXA http://www.rbbtoday.com/news/20070913/ 44877.html?ref=kizasi

かぐや の月までの旅

日本初の月周回衛星となった 工学実験衛星 ひてん (1990~1993)

工学実験衛星 ひてん 惑星間航行技術の習得 (1990-1993) Copyright JAXA http://www.isas.ac.jp/e/enterp/missions/complate/hiten.shtml 月惑星重力の積極的利用による軌道制御

月の力を借りて地球磁気圏の探査を行っている GEOTAIL 衛星 (1992~ 現在 )

地球周辺の宇宙環境を探査する (GEOTAIL 衛星 ) 磁気圏 地球 太陽風 Copyright JAXA RISH, Kyoto University 地球周辺の磁気圏を観測したい 太陽と反対側の場所を観測したい 地球の近くも遠くも観測したい 燃料を節約したい

8 GEOTAIL(1993~ 現在 ) 月の力を借りて地球磁気圏を探査 遠地点の動き 5 2 1. 月近くを通過 ( スイングバイ ) 2. 軌道を拡大 ( 大楕円 ) 3. 月近くを通過軌道を縮小 ( 小楕円 ) 4. 月近くを通過 5. 軌道を拡大 ( 大楕円 ) 月スイングバイ 6 7 3 4 1 太陽方向 地球 人工衛星の軌道 地球 月の軌道 太陽方向の動き 地球の近くから 月の外側まで観測 太陽と反対側を観測 燃料を節約 GORD (GEOTAIL Orbit Document) 1993, K. Tanaka and H. Yamakawa