宇宙飛行のソースを表示

'''宇宙飛行'''（うちゅうひこう、{{Lang-en|Spaceflight}}）とは人工の構造物を[[宇宙空間]]で飛行させること、もしくはその[[技術]]である。

宇宙飛行技術は[[宇宙開発]]の根幹を成す技術であり、[[宇宙旅行]]や[[通信衛星]]のような商業活動にも使用されている。宇宙飛行技術の非営利的な用途としては[[宇宙望遠鏡]]、[[偵察衛星]]、[[地球観測衛星]]等が挙げられる。

宇宙飛行は通常、[[射場]]からの[[ロケット]]等の打ち上げで始まる。まずは地球の周回軌道に乗るために[[宇宙機]]を加速させなくてはならないからである。宇宙機の動き（推進中、非推進中（慣性移動中）の両方）は[[天体力学]]によって計算される。[[宇宙機]]のほとんどは宇宙空間に残されたままとなっており、これらは[[大気圏再突入]]の際に崩壊するか、または[[墓場軌道]]に放置されるか、そのまま[[スペースデブリ]]となる。月着陸の際に放棄されたものは月への衝突の道を辿る。

== 宇宙飛行の歴史 ==
{{see|宇宙開発|宇宙飛行の年表|ソビエト連邦の宇宙開発|宇宙開発競争|宇宙開発競争の年表}}

宇宙飛行の現実的な提案は[[ソビエト連邦]]の研究者であった[[コンスタンチン・ツィオルコフスキー]]によってなされた。ツィオルコフスキーは[[1897年]]に[[ツィオルコフスキーの公式]]を発表し、ロケット推進による公式を確立した。また、[[1903年]]には「反作用利用装置による宇宙探検」（{{Lang-ru|Исследование мировых пространств реактивными приборами}}）で[[液体水素]]と[[液体酸素]]を燃料とする流線型のロケットの[[設計図]]を発行したが、これらの理論的な研究は[[ロシア]]以外では著名ではなかった。[[1920年代]]には[[ツィオルコフスキーの公式#例2 多段式ロケット|多段式ロケット]]と[[ジェットエンジン]]の理論を完成させ、世界で初めて[[宇宙ステーション]]を考案した<ref>{{Cite book|author=Charles Coulston Gillispie|title=Dictionary of Scientific Biography, Published 1980 by Charles Scribner's Sons|id=ISBN 0684129256}}</ref>。

[[ロバート・ゴダード]]が[[1919年]]に発表した論文である「月飛行の可能性」で、宇宙飛行技術は[[工学]]分野の可能性へ移った。ゴダードが製作した世界初の[[ロケットエンジンの推進剤#液体燃料ロケット|液体燃料ロケット]]は[[1926年]][[3月16日]]に打ち上げられ、2.5秒間で約12.5[[メートル]]（41[[フィート]]）上昇した。このロケットで使用された[[ラバル・ノズル]]（一旦直径が小さくなり、後に広がっていく、途中がくびれた形状の[[ノズル]]）と液体燃料ロケット技術は後の宇宙飛行技術の重要人物となる[[ヘルマン・オーベルト]]及び[[ヴェルナー・フォン・ブラウン]]にとっての重要な鍵となった。

宇宙に到達した史上初のロケットは[[V2ロケット]]の原型であるA4ロケットである。[[1942年]][[10月3日]]に行われた3回目の打上げでA4は宇宙空間に到達し、打ち上げ地点から192[[キロメートル]]先の地点に落下した。[[1957年]][[10月4日]]にはソビエト連邦の[[スプートニク1号]]が打ち上げられ、世界初の[[人工衛星]]となった。この打ち上げによって[[スプートニク・ショック]]が引き起こされ、[[アメリカ合衆国]]は震撼した。[[1961年]][[4月12日]]には世界初の[[有人宇宙飛行]]となる[[ボストーク1号]]が打ち上げられ、[[ユーリ・ガガーリン]]が世界初の[[宇宙飛行士]]となった。

ロケットによる打ち上げは現代でも宇宙に到達する最も主要な手段である。[[スクラムジェットエンジン]]などの他の技術は地球重力圏を脱出する手段としてはまだ速度が足りず、実用にはほど遠い<ref name="space ship">{{Cite web|url=http://web.archive.org/web/20060508064303/http://spaceinfo.jaxa.jp/note/rocket/j/roc13_j.html|title=旅客機のように水平に離着陸する宇宙輸送機「スペースプレーン」|publisher=[http://www.archive.org/web/web.php web archive], JAXA|date=2006年5月8日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

== 地上発射型の宇宙飛行技術 ==
=== 宇宙飛行の認定基準 ===
[[画像:Proton Zvezda crop.jpg|thumb|right|250px|宇宙へ向けて発射される[[プロトン (ロケット)|プロトンロケット]]]]
最も一般的な宇宙の境目は[[カーマン・ライン]]を基準とする地上100キロメートル（62[[マイル]]）から上方を指す（アメリカ合衆国では地上80キロメートル（50マイル）以上の空間を宇宙と定義している）<ref name="FAI">{{Cite web|url=http://www.fai.org/astronautics/100km.asp|title=100 km. ALTITUDE BOUNDARY FOR ASTRONAUTICS...|publisher=[[国際航空連盟|FAI国際航空連盟]]|date=2004年6月21日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

地表から発射された物体が地球を周回するためには[[宇宙速度|第一宇宙速度]]が必要とされるが、これは地球重力圏からの脱出速度である[[宇宙速度|第二宇宙速度]]よりずっと低い<ref>{{Cite web|url=http://www.strout.net/info/science/delta-v/intro.html|title=Delta-v計算機|publisher=[http://www.strout.net/ strout.net]|date=1998年4月14日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

=== 弾道飛行 ===
{{Main|弾道飛行}}
弾道飛行の際に速度が十分であれば、宇宙機は宇宙空間に達するが、地球周回軌道には乗らずに地上に降下する。弾道飛行による飛行は何時間も続けることが出来る。[[パイオニア計画|パイオニア1号]]は月に到達することを意図した[[アメリカ航空宇宙局|NASA]]の最初の[[宇宙探査機]]だった。1号（0号から3号までの4機）は探査に部分的に失敗し、発射から43時間後に大気圏に帰還する前に11万3,854キロメートル（7万746マイル）に達した<ref>{{Cite web|url=http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?MCode=Pioneer_Moon|title=Pioneer (Moon)|publisher=NASA|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

[[2004年]][[5月17日]]に、[[民間宇宙飛行チーム]]が「GoFast Rocket」を発射した。これは世界初の民間宇宙船の発射であった。2004年[[6月21日]]には[[スペースシップワン]]が打ち上げられ、[[民間企業]]による[[有人宇宙飛行]]として世界で初めて高度約100キロメートルを超えた宇宙船、及び[[民間宇宙飛行|民間宇宙飛行士]]となった<ref>{{Cite web|url=http://www.hobbyspace.com/Rocketry/Advanced/records.html|title=Advanced Rocketry, Records, Achievements & Competitions|publisher=[http://www.hobbyspace.com/ hobbyspace.com]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

=== 地球周回軌道 ===
{{Main|地球周回軌道|:en:Orbital spaceflight}}

最低高度の地球周回軌道でも弾道飛行とは比べものにならないほどの速度（第一宇宙速度は秒速7.9キロメートル）が必要とされるため、それを達成するためには高度な推進技術が要求される。宇宙空間で安定した[[軌道 (力学)|周回軌道]]に乗り続けるために、宇宙船の[[軌道速度]]は第一宇宙速度に到達していなければならない<ref>{{Cite book|author=Roger R. Bate|coauthors=Donald D. Mueller, and Jerry E. White|year=1971|title=''Fundamentals of astrodynamics. New York''|publisher=Dover Publications|id=ISBN 0-486-60061-0}}</ref>。

=== 直接到達 ===
{{Main|直接到達|:en:Direct ascent}}
周回軌道を達成するのは惑星間の航行に不可欠ではない（宇宙探査機は[[宇宙速度|第二宇宙速度（脱出速度）]]に到達する必要はある）。初期のロシアの宇宙船は非常に高い高度を達成した。またNASAの[[アポロ計画]]では初期段階では月までの直接到達を考えていたが、後に重量面の問題が発生しこれを取りやめた。[[外惑星]]への多くの宇宙探査機は直接到達を選択し、地球周回軌道には入らない<ref>{{Cite web|url=http://spaceflight.nasa.gov/history/apollo/index.html|title=The Apollo program|publisher=NASA|date=2004年1月30日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

しかし、今後の宇宙探査にはNASAの[[オリオン (宇宙船)|オリオン]]やロシアの[[クリーペル]]、[[パロム]]のように地球周回軌道上での宇宙船の組み立てが考慮されている<ref name="orion">{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/orion/|title=Orion Crew Exploration Vehicle|publisher=NASA|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.russianspaceweb.com/kliper.html|title=kliper key elements|publisher=[http://www.russianspaceweb.com/ russian space web]|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.russianspaceweb.com/parom.html|title=parom|publisher=[http://www.russianspaceweb.com/ russian space web]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。クリーペルについては研究開発コストが2006年から2015年の間に[[ロシア連邦宇宙局]]の予算を超えることが判明し、[[イギリス]]で2006年に開催された[[ファーンボロー国際航空ショー]]で「計画の一時中断、代わりの宇宙輸送機を段階的に製造する」と発表された<ref>{{Cite web|url=http://www.sorae.jp/030602/1435.html|title=クリッパーの開発、一時中断?|publisher=[http://www.sorae.jp/ sorae.jp]|date=2007年3月24日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。これはその後[[2007年]][[8月21日]]、[[欧州宇宙機関|ESA]]との協同開発に切り替えられるとのロシア連邦宇宙局の公式発表があった<ref>{{Cite web|url=http://www.sorae.jp/030602/1994.html|title=露とESA、共同で新型有人宇宙船|publisher=sorae.jp|date=2007年8月24日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

=== その他の方法での宇宙到達 ===
{{Main|非ロケット式宇宙到達|:en:Non-rocket spacelaunch}}

ロケットを使用せずに宇宙に到達する方法がいくつも考案されている（[[軌道エレベータ]]、[[マスドライバー]]など）が、その全ては現代ではまだ実現不可能である。[[電磁誘導]]を利用して物体を発射する[[ローンチ・ループ]]には知られている研究者が全くおらず開発は進んでいない。その他の考案としては[[スカイロン]]があり、スクラムジェットを利用して第一宇宙速度に到達しようとするものであるが実用化されていない<ref>{{Cite web|url=http://jsea.jp/|title=JSEA 日本宇宙エレベーター協会|publisher=JSEA 日本宇宙エレベーター協会|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref name="space ship" />。

=== 発射台と射場、離陸 ===
{{Main|射場|発射台}}

発射台は宇宙船を移動するために設計された固定構造物である。一般的に発射台の構造は発射塔と発射炎を避けるための堀から構成される。これらは宇宙船を組み立て・整備・燃料注入する施設に囲まれる。アメリカの[[射場]]は翼のある宇宙船（[[スペースシャトル]]）の移動を容易にするための設計が為されており、長い滑走路を持つ。射場は主に騒音と安全面の理由から、一般人の居住地とは遠く離れた場所に建設されている。

発射は頻繁にある一定の[[打上げウィンドウ|打ち上げ時間帯]]に制限される。時間帯の制限は天体と軌道の位置関係によるもので、最も大きな影響として地球の自転が挙げられる。通常、目標となる軌道は地球の自転回転軸に対する固定角度で比較的平坦な飛行経路を取っている。そして、地球はこの軌道の中で回転しているからである。

==== 再突入と着陸 / 着水 ====
===== 再突入 =====
{{Main|大気圏再突入}}

軌道上の宇宙船には大量の[[運動エネルギー]]がある。宇宙船が安全に大気圏内で蒸発せずに着陸するためにはこの[[エネルギー]]を捨てなければならない。通常、この過程には[[空力ブレーキ#宇宙機|エアロブレーキング]]が使用されるが、宇宙船を[[空力的加熱]]から守る特別な方法が必要となる。再突入の理論は[[ハリー・ジュリアン・アレン]]が提唱した。この理論に基づき、宇宙船は鈍い形 (blunt shapes) で大気圏再突入を果たす。鈍い形となるには、宇宙船の運動エネルギーの1[[パーセント]]が大気との摩擦熱で達する熱エネルギーに変換されなければならない<ref>{{Cite web|url=http://mgs-mager.gsfc.nasa.gov/overview/aerobraking.html|title=MGS Aerobraking|publisher=NASA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

===== 着陸 / 着水 =====
{{Main|着水|:en:Splashdown (spacecraft landing)}}

[[マーキュリー計画]]、[[ジェミニ計画]]、[[アポロ計画]]のカプセルは全て海に着水した<ref>{{Cite web|url=http://spaceinfo.jaxa.jp/ja/yujin_yuj05.html|title=マーキュリー計画|publisher=JAXA|accessdate=2008年7月5日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www-pao.ksc.nasa.gov/kscpao/history/gemini/gemini.htm|title=John F. Kennedy Space Center - The Gemini Program|publisher=NASA, [[ケネディ宇宙センター]]|accessdate=2008年7月5日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://history.nasa.gov/ap15fj/25day13_splashdown.htm|title=The Apollo 15 Flight Journal - Splashdown Day|publisher=NASA|date=2008年3月22日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。これらのカプセルは比較的遅い速度で着陸するように設計された。ロシアの[[ソユーズ]]は陸に着陸する<ref>{{Cite web|url=http://www.sorae.jp/030605/2079.html|title=マレーシア人宇宙飛行士、無事帰還|publisher=sorae.jp|date=2003年6月5日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>ために制動ロケットを使用する。スペースシャトルは高速で滑走路に着陸後滑走する。

===== 回収 =====
[[画像:Keyhole capsule recovery.jpg|thumb|right|250px|[[1960年]][[8月18日]]、[[ディスカバラー14号]]のカプセルを回収する[[フェアチャイルド (航空機メーカー)|フェアチャイルド]][[C-119 (航空機)|C-119フライング・ボックスカー]]輸送機]]
着陸に成功した宇宙船からは宇宙船、貨物、乗組員を回収出来る。いくつかの例では、宇宙船がまだパラシュートで降下しており着陸する前に特別な設計を施された航空機はこれを引っかけて空中回収出来た。[[コロナ (人工衛星)|コロナ]][[偵察衛星]]でこれは実際に行われ、特別改修された航空機は衛星から投下されたカプセルを回収出来た<ref>{{Cite book|和書|author=春原剛|title=誕生 国産スパイ衛星 独自情報網と日米同盟|date=2005年5月21日||publisher=[[日本経済新聞社]]|id=ISBN 978-4532165147}}</ref>。

=== 再利用出来ない発射システム ===
{{Main|使い捨て型ロケット}}

NASAのスペースシャトル以外の全ての現在の宇宙船及び[[SpaceX|SpaceX社]]の[[ファルコン1]]は、宇宙に到達する際に多段式ロケットを使用する。これらは基本的に使い捨てとなる<ref>{{Cite web|url=http://www.sorae.jp/030807/879.html|title=ファルコン1、11月25日打ち上げ|publisher=sorae.jp|date=2003年8月7日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

=== 再利用出来る発射システム ===
[[画像:Voo Enterprise.jpg|thumb|right|250px|[[シャトル輸送機]]から切り離された[[エンタープライズ (オービタ)|エンタープライズ]]]]
{{Main|再使用型宇宙往還機}}

最初の再使用型宇宙往還機（[[X-15 (航空機)|X-15]]）は[[1963年]][[7月19日]]に専用母機である[[B-52 (航空機)|NB-52]]からの空中発射方式で発射されロケットモーターを使用して弾道飛行した<ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/centers/dryden/news/FactSheets/FS-052-DFRC.html|title=X-15 Hypersonic Research Program|publisher=NASA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。最初の部分的に利用出来る有人宇宙船（スペースシャトル）はユーリ・ガガーリンの宇宙飛行20周年にあたる[[1981年]][[4月12日]]にアメリカで発射された<ref>{{Cite web|url=http://history.nasa.gov/sts1/history.html|title=STS-1 History|publisher=NASA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

スペースシャトル時代の間に6機のシャトルが建造され、実験機の[[エンタープライズ (オービタ)|エンタープライズ]]を除く5機が再使用型宇宙往還機として実際に運用された。エンタープライズは滑空実験機としてNASAで専用に[[ボーイング747]]を改造した[[シャトル輸送機]]の背に乗せられ、空中で切り離して滑空後、[[エドワーズ空軍基地]]に着陸させる実験を行った<ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/vision/earth/everydaylife/nasm_enterprise.html|title=Shuttle Enterprise at Center of Museum's Space Hangar|publisher=NASA|date=2004年10月29日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

最初に宇宙に到達したスペースシャトルは[[コロンビア (オービタ)|コロンビア]]で、その後[[チャレンジャー (オービタ)|チャレンジャー]]、[[ディスカバリー (オービタ)|ディスカバリー]]、[[アトランティス (オービタ)|アトランティス]]、そして[[エンデバー (オービタ)|エンデバー]]と続いた。エンデバーは[[1986年]][[1月28日]]の[[チャレンジャー号爆発事故]]の後に建造されたもので<ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/centers/kennedy/shuttleoperations/orbiters/endeavour-info.html|title=Space Shuttle Overview: Endeavour (OV-105)|publisher=NASA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>、その後コロンビアも[[2003年]][[2月1日]]の[[コロンビア号空中分解事故]]で失われた<ref>{{Cite web|url=http://www.jaxa.jp/press/nasda/2003/columbia_20030507_j.html|title=スペースシャトル「コロンビア号」の事故調査状況について|publisher=JAXA|date=2003年5月7日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

[[画像:OK TVA Gorky Park.jpg|thumb|right|250px|[[ブラン (オービタ)|ブラン]]]]
ソビエト連邦最初の再使用型宇宙往還機の計画は[[1988年]][[11月15日]]に打ち上げられた[[ブラン (オービタ)|ブラン]]だった。この計画は同日の打ち上げで1回の飛行を行っただけで終了した。ブランは有人宇宙往還機として設計されたが、外観はアメリカのスペースシャトルに非常に酷似していた。スペースシャトルでは補助ブースターには液体燃料を使用し、メインエンジン及び外部燃料タンクを必要とするが、ブランのブースターは逆噴射に使用するのみなのでそれらの外部装備は必要としないため、スペースシャトルに比べてずっと小さい。ブランによる再使用型宇宙往還機計画は[[1991年]]の[[ソ連崩壊|ソビエト連邦崩壊]]によって予算が縮小され、そのまま計画は終了している。この無人打ち上げを行った機体はその後[[モスクワ]]の[[ゴーリキイ公園]]で2003年現在も展示されている<ref>{{Cite web|url=http://www.sorae.jp/030611/2320.html|title=ブラン試験機、ドイツの博物館へ|publisher=sorae.jp|date=2003年6月11日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

[[宇宙開発の展望]]<ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/mission_pages/exploration/main/index.html|title=NASA - Exploration Home|publisher=NASA|accessdate=2008年7月2日}}</ref>では1回の飛行に10億[[アメリカ合衆国ドル|ドル]]の費用を使うスペースシャトルは[[2010年]]までに老朽化によるコストの上昇を招き、運用が停止されると予想されている。スペースシャトルによる人間の輸送の役割は[[2014年]]までの間に部分的に再利用可能な次世代有人宇宙船である[[オリオン (宇宙船)|クルー・エクスプロレイション・ビークル]]（Crew Exploration Vehicle, CEV、[[2006年]][[8月22日]]にオリオンと正式名称が付けられた<ref name="orion" />）に切り替えることが計画されている。スペースシャトルによる重量物輸送の役割は[[EELV|発展型使い捨てロケット]] (Evolved Expendable Launch Vehicle, EELV) か[[シャトル派生型ロケット]] (Shuttle-Derived Launch Vehicle, SDLV) などの次世代使い捨て型ロケットに引き継がれる計画である<ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/cev_faq.html|title=CEV FAQ|publisher=NASA|date=2005年9月19日|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref name="orion" /><ref>{{Cite web|url=http://www.nasa.gov/missions/highlights/schedule.html|title=NASA's Shuttle and Rocket Missions|publisher=NASA|date=2008年6月30日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

[[スケールド・コンポジッツ|スケールド・コンポジッツ社]]は[[Ansari X Prize]]賞を獲得するために2004年に[[マイク・メルヴィル]]と[[ブライアン・ビニー]]を乗せたスペースシップワンを打ち上げ、X-15の打ち立てた記録を破りこれを獲得した<ref>{{Cite web|url=http://scaled.com/projects/tierone/index.htm|title=Scaled Composites - Tier One / SpaceShipOne Home Page|publisher=スケールド・コンポジッツ社|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。[[スペースシップ|スペースシップ社]]は[[スペースシップツー]]を製作するだろうと予想されている。[[ヴァージン・ギャラクティック|ヴァージン・ギャラクティック社]]によって運営されるスペースシップツーは2008年には乗客から料金を受け取って再利用可能な宇宙船として個人的民間[[宇宙旅行]]を始められると考えられている<ref>{{cite news|url=http://www.space.com/news/050727_branson_rutan.html|title=Richard Branson and Burt Rutan Form Spacecraft Building Company|publisher=SPACE.com|date=2005年7月25日|accessdate=2008年7月5日}}</ref><ref>{{cite news|url=http://www.spacedaily.com/news/spacetravel-05zzzg.html|title=Branson And Rutan Launch New Spaceship Manufacturing Company|publisher=[[:en:Science Daily|Science Daily]]|date=2005年7月28日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

=== 宇宙開発における事故 ===
{{Main|宇宙開発における事故の一覧}}

全ての打ち上げ機が軌道に到達する際に必要となる膨大なエネルギーの元を保持している。従ってこれが何らかの重要な要素によって突然このエネルギーを放出出来てしまうというリスクを抱えている。[[1997年]][[1月17日]]の[[デルタロケット|デルタIIロケット]]が打ち上げ13秒後に爆発した事故では、16キロメートル（10マイル）離れた商店の窓ガラスが割れたという報告が為された<ref>{{Cite web|url=http://www.cnn.com/TECH/9701/17/rocket.explosion/index.html|title=Unmanned rocket explodes after liftoff|publisher=[[CNN]]|date=1997年1月17日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

更に、宇宙はかなり予測が出来る環境ではあるが、偶然の減圧のリスクや新たに開発された設備での失敗の可能性がある。

=== 宇宙天気予報 ===
{{Main|宇宙天気予報}}

'''宇宙天気'''は宇宙の中の環境変化条件の概念である。それは惑星の大気中の天気の概念と異なり、宇宙空間での[[プラズマ]]、[[放射|重力波放射]]、宇宙空間のその他の[[物質]]などに関わる件を対処する（一般的に地球のみならず惑星間、恒星間の影響も考慮する）。「宇宙天気は宇宙の地球に影響する状態について説明している」、「地球の宇宙天気は太陽の動き、地球の磁場の自然、及び太陽系の中の地球の位置関係の結果である」<ref>{{Cite web|url=http://www7.nationalacademies.org/ssb/SSB_Space_weather97.pdf|title=Space Weather A Research Perspective|publisher=[[米国科学アカデミー|全米科学アカデミー]]|date=1997年|accessdate=2008年7月2日}}（[[Portable Document Format|PDF文書]] 3,247 [[キビバイト|KiB]]）</ref>

宇宙天気は宇宙探検と宇宙開発に関連するいくつかの領域で深遠な影響を及ぼす。[[地磁気]]的な条件を変えると、[[低軌道]]宇宙船の高度の急速な降下を引き起こす大気中の密度の変化を引き起こすことが出来る。増加する太陽活動による[[磁気嵐]]は潜在的に宇宙船のセンサーの誤動作を引き起こしたり、車載エレクトロニクスの動作を妨げることが出来る。また、宇宙環境変化条件の理解も有人宇宙船と生命維持装置の設計に重要である<ref>{{Cite web|url=http://swc.nict.go.jp/news/topics.php?id=2006090717749|title=宇宙天気とは?|publisher=[[情報通信研究機構|NICT]]|date=2006年9月7日|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

=== 環境問題 ===
構造物としてのロケットは本来は甚だしく汚染されてはいない<ref>原文：Rockets as a class are not inherently grossly polluting.</ref>。しかし、いくつかのロケットは毒性の強い推進剤を使用し<ref>{{Cite web|url=http://www.wdic.org/w/SCI/%E3%83%92%E3%83%89%E3%83%A9%E3%82%B8%E3%83%B3|title=ヒドラジン|publisher=[http://www.wdic.org/ 通信用語の基礎知識]|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.gasdetection.com/TECH/hydrazine.html|title=HYDRAZINE|publisher=[http://www.gasdetection.com/ Interscan Corporation]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>、ほとんどの宇宙船は[[カーボンニュートラル]]でない推進剤を使用している。多くの固体燃料ロケットが[[パーコライト]]または他の化学物質に由来する[[塩素]]を持っており<ref>{{Cite web|url=http://books.nap.edu/catalog.php?record_id=11202|title=Health Implications of Perchlorate Ingestion|publisher=[http://books.nap.edu/ The National Academies Press]|date=2005年|accessdate=2008年7月2日}}</ref>、これらは[[オゾン層]]への一時的な[[オゾンホール]]を引き起こす場合がある。大気圏再突入を行う宇宙船はオゾン層に一時的な影響を与えることとなる[[硝酸塩]]を発生させる。ほとんどのロケットは環境に影響を与えることが可能な金属で作られている<ref>{{PDFlink|[http://www.env.go.jp/earth/ozone/montreal/Montreal_protocol.pdf オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書（仮訳）]|93&nbsp;[[KiB]]}} - [[環境省]]、2008年7月2日閲覧。</ref>。

これらの問題は地球付近の宇宙環境にも影響を及ぼす。軌道上の[[スペースデブリ]]同士の衝突によって増殖する宇宙のごみは[[ケスラーシンドローム]]を引き起こすので、近い将来に宇宙開発が出来なくなるという懸念が出てくる。従って、現在の宇宙船は再利用が可能なように設計されている<ref>{{Cite web|url=http://www.iat.jaxa.jp/res/adtrg/a03_01.html|title=デブリ除去システム|publisher=[[宇宙航空研究開発機構|JAXA]]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

== 宇宙船 ==
[[画像:John_W._Young_on_the_Moon.jpg|thumb|right|250px|[[アポロ16号]]の月着陸船と星条旗に敬礼するジョン・ヤング宇宙飛行士]]
{{Main|宇宙船}}

宇宙船は宇宙空間で飛行する軌道を制御出来る乗り物である。最初の「本当の宇宙船」はアポロ計画における[[月着陸船]]であると言われている<ref>{{Cite web|url=http://history.nasa.gov/SP-350/ch-10-3.html|title=Apollo Expeditions to the Moon, CHAPTER 10.3, FIRST MANNED FLIGHT OF THE LM|publisher=[[アメリカ航空宇宙局|NASA]]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。以来これは設計された唯一の空力抵抗を考慮していない宇宙空間での乗り物であり、宇宙空間の中だけで動作した<ref>{{Cite web|url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1971-008C|title=Apollo 14 Lunar Module / ALSEP|publisher=NASA|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

== 有人宇宙飛行 ==
{{Main|有人宇宙飛行}}

世界初の有人宇宙飛行は1961年4月12日のボストーク1号であり、ソビエト連邦のユーリ・ガガーリンは世界初の地球を周回した宇宙飛行士となった。公式なソビエト連邦の報告書には、ガガーリンが地上から約11キロメートル（7マイル）の空中からパラシュートで降下したという事実がどこにも言及されていない<ref>{{Cite web|url=http://www.astronautix.com/flights/vostok1.htm|title=ボストーク1号|publisher=Encyclopedia Astronautica|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。当時の[[国際航空連盟|FAI国際航空連盟]]の規定では「宇宙飛行士は打ち上げから着陸に至るまで宇宙船の中に居なければならない」という規定があり（2004年現在は改訂されている<ref name="FAI" />）、これを適用するとガガーリンは宇宙飛行士の資格を喪失するため隠蔽したと考えられている。現在の有人往復宇宙飛行に使用される宇宙船はアメリカのスペースシャトルとロシアのソユーズである。それぞれに関する過去の宇宙計画では他の宇宙船を使用していた。最近では、[[中華人民共和国]]の[[神舟|神舟計画]]のひとつである[[神舟5号]]がアメリカのスペースシップワンのように2回の有人宇宙飛行を行った。世界でも人間を宇宙に出した国は26ヶ国あるが、自国開発のロケットでの直接的な有人宇宙飛行を成功させた国はロシアとアメリカ、中国だけで、アメリカに続いて3番目、42年ぶりとなる<ref>{{Cite web|url=http://udonfact.hp.infoseek.co.jp/paper/space/cz2f.html|title=Chang-Zheng(LongMarch)2F 長征2F型|publisher=[http://udonfact.hp.infoseek.co.jp/ U-DON'S FACTORY]|accessdate=2008年7月2日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.braeunig.us/space/specs/shenzhou.htm|title=Shenzhou|publisher=[http://www.braeunig.us/space/index.htm Rocket & Space Technology]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。

=== 無重量状態 ===
{{Main|無重量状態}}

長期間の無重量状態に身体を置くことは複数の健康的問題を引き起こす。骨は脆くなり、筋肉及び心臓筋肉組織の永久的な萎縮が始まる<ref name="jaxa_9405">{{Cite web|url=http://idb.exst.jaxa.jp/spjpndata/02017/199405J02017230/199405J02017230.html|title=日本人宇宙飛行士の健康管理|publisher=JAXA|date=1994年5月|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

また短期間の無重量状態で[[宇宙酔い]]を引き起こす。[[内耳]]の[[三半規管]]が重力による抵抗を失って混乱するためだろうと言われているが、未だに解明されていない。前庭覚（平衡感覚）と[[視覚]]などの入力情報が[[中枢神経]]系で混乱することで宇宙酔いが始まったとする説もあり、研究が続けられている<ref>{{Cite web|url=http://www.isas.jaxa.jp/j/forefront/2003/yamasita/02.shtml|title=宇宙に生命を探し 生命に宇宙を見る / 宇宙科学の最前線 (2)|publisher=JAXA|date=2003年|accessdate=2008年7月5日}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://idb.exst.jaxa.jp/spjpndata/02017/199405J02017200/199405J02017200.html|title=無重カ環境下での知覚一動作機能の研究 「手動制御特性の研究」|publisher=JAXA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

=== 放射 ===
[[太陽放射]]、[[宇宙線]]は地球大気の上の[[ヴァン・アレン帯]]で遮られている<ref name="jaxa_van_allen">{{Cite web|url=http://moon.jaxa.jp/ja/popular/story03/van_allen.html|title=バン・アレン帯 - 第3話 人類は月に行っていない!? - 月の雑学 - 月を知ろう - 月探査情報ステーション|publisher=JAXA|accessdate=2008年7月5日}}</ref>。

=== 生命維持 ===
{{Main|生命維持装置#宇宙工学における生命維持装置}}

有人宇宙飛行では生命維持装置は人間が宇宙空間で生き延びることを可能にするデバイスのひとつである。有人宇宙飛行任務のこれらの装置について説明するとき、NASAはよく''Environmental Control''と''Life Support System''の頭文字である''ECLSS''を使用する<ref>{{Cite web|url=http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast13nov_1.htm|title=Breathing Easy on the Space Station|publisher=NASA|date=2000年11月13日|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。生命維持装置は水、空気、食べ物を供給する。また、身体に対する適度な空気圧を維持し、[[排泄]]された老廃物に対処しなければならない。宇宙線や[[隕石|マイクロ隕石]]などによる外部要因への防御も必要であるかもしれない。生命維持装置の部品は[[ライフ・クリティカル・システム]]によって設計・構成されており、[[安全工学]]が考慮されている。

== 惑星間宇宙航行 ==
{{Main|宇宙探査機|:en:Interplanetary travel}}

惑星間の航行 (''Interplanetary travel'') はひとつの[[惑星系]]内の[[惑星]]間の航行を指す。実際には用語の定義は[[太陽系]]の惑星の間を旅行する場合に限られる。

== 恒星間宇宙航行 ==
{{Main|恒星間航行}}

現在5隻の宇宙船が太陽系を離れて航行している。最も太陽系から遠く離れている位置にある宇宙船は1977年に打ち上げられた[[ボイジャー1号]]である。2012年11月現在で太陽から約180億キロメートルの位置にあり<ref name=NEWTONPRESS2013-1>{{Cite journal|和書|author = |year = 2013|month = 1|title = となりの恒星をめざせ 太陽系を飛び出し、50年で恒星間を航行できる探査機を実現できるか？|journal = [[ニュートン (雑誌)|ニュートン]]|publisher = 株式会社ニュートンプレス|volume = 33|number = 1|pages = 94-99}}</ref>、秒速約17.12キロメートル（3.61天文単位 / 年）の速度で移動している<ref>{{Cite web|url=http://www.heavens-above.com/solar-escape.asp|title=Spacecraft escaping the Solar System|publisher=[http://www.heavens-above.com/ Heavens-above]|accessdate=2008年7月2日}}</ref>。太陽系に最も近い恒星であり、2012年10月には惑星が発見された[[ケンタウルス座アルファ星]]までは4.37光年の距離がある。仮にボイジャー1号がこの恒星に向かっているとしても、現在のところ全行程の0.044%しか進んでおらず、到達までに約8万年がかかる<ref name=NEWTONPRESS2013-1 />。

恒星間を探査機で宇宙航行する場合、現在までに開発された[[エンジン]]はどれも適さない。もしケンタウルス座アルファ星に50年で到達するならば光速の10%（3万km/s）に当たる速度が必要なる。燃料を燃焼させる[[化学エンジン]]は加速するエネルギーを得ようとすれば比例して搭載する燃料の重量が増し、事実上不可能である。[[スイングバイ]]は外部からエネルギーを獲得できるが、太陽系の惑星からは充分な速度は得られない。[[はやぶさ (探査機)|探査機はやぶさ]]が搭載した[[イオンエンジン]]のエネルギー源は[[電力]]であり、仮に[[原子力電池]]の性能を高めた大容量[[電池]]を搭載し、はやぶさ並みの加速を持続できたとしても、到達は約1600年後になる<ref name=NEWTONPRESS2013-1 />。実現化していないが有望視される動力に[[レーザー核融合]]があり、[[超伝導コイル]]で推進方向を制御できれば、必要な速度を得られる可能性がある<ref name=NEWTONPRESS2013-1 />。空想的な[[サイエンス・フィクション|SF]]で言う[[ワープ航法]]以外にも、[[反物質]]の使用や[[レーザー]]を探査機に継続して照射する方法なども考案されるがいずれも現実的でなく、かつて恒星間宇宙航行である[[ダイダロス計画]]を立案した[[英国惑星間協会]]も後継する計画「イカロス」でレーザー核融合エンジンを構想しているという<ref name=NEWTONPRESS2013-1 />。また、どのように減速するか、稼動する[[機械]]が宇宙空間で[[メンテナンス]]無しに50年動かし続ける設計の困難さなど、問題は山積している<ref name=NEWTONPRESS2013-1 />。

== 銀河間宇宙航行 ==
{{Main|銀河間航行}}

現代の科学力では銀河間の航行は恒星間の航行を遙かに凌駕する技術的困難が容易に予想されるため、純粋に[[サイエンス・フィクション]]でしかないと考えられている。

== 天体力学 ==
{{Main|天体力学|人工衛星の軌道}}

[[重力]]と推進効果に関連する天体力学は宇宙船軌道の研究となる。天体力学は、宇宙船が過度の燃料消費を行わず目的地に到達するための計算結果を導く。

== 宇宙船の推進機構 ==
{{Main|宇宙機の推進方法}}
現代の宇宙船は推進機構としてロケットを使用しているが、[[イオンエンジン]]などの[[電気推進]]が実用化され無人宇宙機などでの使用例が増えており、これは宇宙機の重量をかなり軽減しながらデルタ-Vに到達することが可能である。

== 宇宙飛行のコスト、市場、及び用途 ==
[[ファイル:MTSAT-1.jpg|thumb|300px|right|MTSAT。[[日本]]の[[国土交通省]][[航空局]](CAB/MLIT)及び[[気象庁]](JMA)が共同開発し、[[宇宙開発事業団]](NASDA)及び[[宇宙航空研究開発機構]](JAXA)が打ち上げた大型の[[静止衛星]]である。]]
現代の宇宙飛行のコストは普遍的でなく、頻繁に政府によって代価が支払われている。しかし純粋に市販の[[衛星放送]]などの分野では政府によって一部の資金の供給が行われているものの多くの発射市場の需要がある。

;宇宙飛行の用途
*偵察衛星、[[気象衛星]]などの[[リモートセンシング衛星|地球観測衛星]]。
*宇宙開発。
*現在では規模の小さい市場である個人宇宙旅行。
*通信衛星。
*[[衛星測位システム]]。

これらの中で成長を期待されているものとしては民間営利会社の運営による個人宇宙旅行がある。宇宙への飛行に関する高い費用には政府の非効率さも含まれると考えられている。確かに、文書業務に関するNASA周辺のコストは伝説的であり、民間営利会社がより効率的に運営を行えばコストはかなり低減することが出来るだろう。ファルコン1などの民間宇宙船は個人的な財産で開発されており、打ち上げに関するコストも非常に低い。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{reflist|2}}

== 関連項目 ==
* [[宇宙開発]]
* [[宇宙機]]
* [[ロケット]]

== 外部リンク ==
{{TLS-R}}
* [http://www2.jpl.nasa.gov/basics/ Basics of Space Flight] - NASA、[[ジェット推進研究所]]
* [http://www.understandingnano.com/space.html Nanotechnology and Space] - [http://www.understandingnano.com/ understandingnano.com]
* [http://slispaceflightmuseum.org/blog/ International Spaceflight Museum]

{{宇宙飛行}}
{{DEFAULTSORT:うちゆうひこう}}
[[Category:宇宙開発]]
[[Category:有人宇宙飛行]]