気球で目指す高度40,000m 64
ストーリー by Oliver
地球の引力に惹かれし者 部門より
地球の引力に惹かれし者 部門より
k3c 曰く、 "BBCの記事によれば、気球で高度40,000mを目指すヒトがいるそうです。なんでも、普通の熱気球の400倍のサイズ、エンパイアステートビルほどの高さのヘリウム気球に2人の男性が与圧された宇宙服着用で乗り込み、12時間かけて行って帰ってくるそうです。この高度では、気圧・気温など大気の状態は火星のそれと類似しているのだとか。なお、これまでの最高到達高度は1961年にアメリカ人が達成した34,668mだそうです。
操縦席はむきだしになっており、同記事に載っている想像図はかなりアレゲですが、乗ってみたいと思わせる魅力があります。ところで、この高度から飛び降りたらやはり燃え尽きるのでしょうね…。"
不粋ながら突っ込み (スコア:2, 参考になる)
40km落下のポテンシャルエネルギー=400kJ/kg=100cal/g (概算)ですから。
注意深く空気抵抗を最小に保ち、体の一部だけ加熱されるように落下すれば、衣服の発火点にまで加熱することは、つまり燃え上がることは出来るかもしれません。(笑
Re:不粋ながら突っ込み (スコア:2, 参考になる)
NASAの記録当たってみましたが、1960年 [nasa.gov]の
ってのがそれかな。1961年のレコードってのはこっち [nasa.gov]の5/4の話のようですが。ちなみにs/友人/有人/ですね(笑)
ビルくらいって・・・ (スコア:1)
Re:ビルくらいって・・・ (スコア:1, 参考になる)
なさけない (スコア:1, 参考になる)
>え尽きるのでしょうね…。
再突入した宇宙船がボーボーと炎に包まれるのは、軌道速
度をもって大気圏に突入するためです。
大気に対し初速ゼロで落下を始めても、すぐに終端速度に達
して、途中で昼寝することだってできるでしょう。スカイダ
イビングと基本的に変わりません。
いくらなんでも、無知にもほどがあります。これで/,に「ダメ」
の烙印を押した人がまた増えたことでしょうよ。ちゃんとしてく
ださい。
IN EARTH AND SKIE AND SEA STRANGE THYNGES THER BE.
Re:なさけない (スコア:1, おもしろおかしい)
Re:なさけない (スコア:1)
#小数点として「,」を使う国も有るんだってね。個人的にびっくりしました。
/, (スコア:1)
どう見ても「ダメ」だ...
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Re:なさけない (スコア:1, すばらしい洞察)
べつになさけないとは思わないのですが。
静止状態から降下しても燃えないとすると、ガンダムの大気圏
突入の話も考証不足だったんですね。気づかなかった。
Re:なさけない (スコア:1)
>突入の話も考証不足だったんですね。気づかなかった。
あれを静止状態と考えることが考証不足です。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:1, すばらしい洞察)
スカイダイビングのつもりで飛び降りたら
かなり痛い目に会うかも。
昼寝はちょっと自信過剰では？
Re:なさけない (スコア:1)
静止状態からの自由落下で音速超えるんですか？
空気が希薄な高度では亜音速にまで達するかもしれないが、気圧も低いのでそれほどの衝撃はない。
落下するにしたがって空気が濃くなりブレーキがかかっていくので問題ないのでは。
>スカイダイビングのつもりで飛び降りたらかなり痛い目に会うかも。
>昼寝はちょっと自信過剰では？
終端速度での風圧はスカイダイビングと大差ないはず。
スカイダイビングの最中に昼寝ができるレベルの人なら大丈夫でしょう。
通常のダイビングよりも時間はたっぷりあるし。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:2, 参考になる)
こっちもきちんと計算できるわけではないが、空気に対して静止している状態からの自由落下だし、人工衛星よりはずっと低い高度だし、何よりも人間ぐらいの重さ（密度）であればブレーキのかかり方としては十分なレベルになると思うが。
終端速度は形状も大事だけど、物体の密度で大きく変わることに注意してね。
だから100kgぐらいの鉄球をつけてダイブしたらやばいかも。
例：アリはどんな高いところから落ちても落下の衝撃で死ぬことはありません。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:1)
これは、空気抵抗が表面積に比例=体長の自乗に比例するのに対して、引力が体積に比例=体長の三乗に比例するからだな。 小さい動物ほど、体重に対する空気抵抗の比率は大きくなるから、終端速度が遅い。
# アリの密度が低いわけではない
あと、筋力も筋肉の断面積に比例するので、 小さい動物ほど体重に対する筋力の比率が大きい。 それで、人間が自力で飛行できないのは体が大きいためだ、 とディスカバリーチャンネル [discovery-ch.co.jp]の放送で言っていた。
Re:なさけない (スコア:1)
>引力が体積に比例=体長の三乗に比例するからだな。
>小さい動物ほど、体重に対する空気抵抗の比率は大きくなるから、
>終端速度が遅い。
手抜きで「密度」と書いたのはよくなかったですね。
むしろ本意は質量/表面積の比率と書いた方が近い。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:1)
>みよう！ただし、抵抗は速度に比例しているとしていいよ、十分
>希薄だから・・・
音速を超えないような書き方をしたのは軽率でした。
ただ、元の話題は「衝撃波に人間が耐えられるか？」ということなので
こんな希薄な状態で音速超えたところで人間へのダメージは大したことはないはずだけど。
気圧の上昇ペースとブレーキのかかり具合を考えればそれほど深刻なものではないと思うんだけどな。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:1)
あの宇宙服のような与圧つきの装備でガードされていることも考慮に入れてください。
うじゃうじゃ
Re:なさけない (スコア:1)
すみません、あまりきちんと考えていません。
自分で計算できないのにあれですが、もしできることなら
どの程度のものになりそうか教えていただければありがたいのですが。
うじゃうじゃ
ふむふむ (スコア:1)
「大気圏突入」でgoogle検索してもガンダムネタばっかりというのは科学への関心の薄さがうかがえます。ガンダムの方が本当だと思っちゃってる人も多いのかもしれません。
他力本願。
Re:ふむふむ (スコア:1)
「ジョー、きみはどこに落ちたい？」 が出てこないことに憤りを覚える今日このごろ。
場所ふさぎなので、フィギュアつきＤＶＤはよしてほしい。
Re:なさけない^2 (スコア:1)
何か, このスレッドを見ていてものすごく不安になってきたんですが, もしかして世の中の多くの人というのは人工衛星がなぜ落ちてこないのか, あるいは月がなぜ地球とぶつからないのか全く理解していないんでしょうか?
浮力でもって定常的に重力に対抗している気球と, 重力には全く逆らわず, 地球の丸みにそって落下し続けている人工衛星とでは比較にもならないのに...
ちなみにガンダムの場合, 止まっているように見えても, 大気に対しては少なくとも秒速数km以上の速度で移動していますから, ああなるのは至極当然です.
Re:なさけない^2 (スコア:1)
やめるべきだという意見を聞いたことがあります。
太陽はガスが燃えているのだと云っている人を見たことがあ
ります。
夜中に神社で五寸釘打ってる女の子がいるこの世の中、あま
り期待しない方がいいと思います。
ガンダム類に関しては、どのような大気圏進入手法をとるか
は、デルタVがどれだけあるかや機体の強度などのトレードオ
フになるでしょう。機体はだいじょうぶだから、プロペラント
を節約してマッハ20で突入するか、でなけりゃ機体の傷みを嫌っ
て、推進剤をふんだんに使って軌道速度を殺し、ひゅーと亜音速で
落ちて行くか……
IN EARTH AND SKIE AND SEA STRANGE THYNGES THER BE.
Re:なさけない^2 (スコア:1)
Re:なさけない (スコア:1)
# まあ十分に長い距離同じ濃さの空気の中を落下すれば、 最終的には空気抵抗だけが速さを決めるとは思うけど。
-- 哀れな日本人専用(sorry Japanese only) --
ところで (スコア:1)
気球みたいなもので原理的には
どの高さまで行けるもんなんですか？
＃私もダメな人の一人ですね。
Kiyotan
Re:ところで (スコア:2, 参考になる)
一応高度10,000kmまで行っても「あるといえばある」という状態らしいので「原理的には」低軌道衛星よりも高い高度に到達できちゃいますが…
浮力と重量のバランス次第なので人間を乗せなければまだまだずっと上までいけます。
重量以外の要素としては気球内部のガスを非常に希薄にすれば原理的には高度を稼げるはずですが、最初からガスが希薄だと地上では外気の方が圧力が高くて気球が潰れてしまいます。
なので高度の上昇に合わせて次第にガスを抜いていくのだと思いますが、今度は降りるときには「重量＞浮力」となるまでガスを抜く必要があります。そうなると今度は地上付近では外気圧によって浮力はほとんどゼロになり自由落下状態になるのでブレーキとなる浮力を得るためにガスを補充する必要がある。
なるほど、高度記録を狙うなら帰りのためにガスを余分に積むよりは人間が飛び降りた方がよさそうですね。
で、今回の話では結局飛び降りるのでしょうか？
気球で帰って来なければ記録として認められないのかな？
さらに高度を稼ぐ方法としては
・気球の大型化
浮力は体積によって増えますが重量となる皮は表面積に比例するので
今回のもかなり巨大ですが、さらに巨大化する。
・多段化
かなり無茶なアイディアですが、高空では風速は速いが気圧が低い分
風圧は少ないので高空用により軽量化した気球を別に用意する。
高空用の気球は風圧の問題などで地上では展開不可能なサイズに
大型化することもできます。
上空で安全に気球を切り替えることができるかどうかという点と
気球で帰ってくるのが不可能なのが問題。
・ロケットガール [asahi-net.or.jp](^^;
人間の軽量化も有効ですよ、ええ。
ほとんど頭の中でシミュレーションしただけ書いているので、つっこみをよろしくお願いします。
うじゃうじゃ
カボチャ気球 (スコア:2, 興味深い)
>浮力は体積によって増えますが重量となる皮は表面積に比例するので今回のもかなり巨大ですが、さらに巨大化する。
実は今回の気球のような単純な構造では, 皮の重量は気球の大きさに対しておおよそ2乗の割合で増えていくので限界が有ります. というのも, 皮にかかる張力が通常は気球の断面積に比例するためです.
これを解決したのがカボチャ型気球という物で, 張力材と気嚢の組み合わせという構造により, 気嚢部分の膜に一定以上の張力がかからないように工夫されています.(日経サイエンス2000年3月号の記事 [nikkei.co.jp]が詳しいです)
NASAではこの超低圧下でも使用可能という特性を利用して, 火星大気圏での長期観測に利用することを考えているようです.
Re:ところで (スコア:1)
ロケットガールの野尻氏の『ふわふわの泉』に、同様の
アイデアの多段式超超高度真空気球(製造プラント)の話
が出てきます。そのスジに興味の人はチェックしましょう。
IN EARTH AND SKIE AND SEA STRANGE THYNGES THER BE.
Re:ところで (スコア:1)
やっぱり誰か考えているもんだなあ。
チェックしときます。
うじゃうじゃ
だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
ならば衛星をロケット打ち上げるなんていうハイリスクなことしないで気球でかなり上まで上げちゃってそれから微調整すれば良いんじゃないかと思ったんだが、そういうのできない?
# 失敗した場合はものによっては風船爆弾になりそうですが。(笑)
(´д｀;)
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
いや、気球単体ならともかく、人間などのペイロードを含めて高高度まで上がるのは困難、という話ではないかと。
ちなみに国際宇宙学会 [ists.or.jp]では、Technical Sessionのカテゴリとして
というのがあるんで、きちんと認知されている模様。Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
細かいつっこみで申し訳ないが、気球単体でも皮の重さをゼロにできないと理論上の上昇限度には達しないという罠がある。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
あるいは静止衛星軌道まで上昇するとか？でも、そこまでたどり着くころまで角速度は地球の自転が反映されないか。
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
コリオリ力で地球自転の反対方向へ飛ばされて燃え尽きると思われ。
# こう考えると軌道エレベータも大変そうだな
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
>
> # こう考えると軌道エレベータも大変そうだな
軌道エレベータの場合を考えると、資材を上に移動させる過程では時点と反対方向(西)へ引っ張られることになりますが、そのときに手を離さなければ結果的にその高度での「地球の自転と同期した角運動量」を得ることになります。
要は上に運ぶときにかかる力を考慮して一度に運ぶ質量や運搬時の上昇速度を建設中の構造が耐えられる範囲にすればいいわけで、設置場所が赤道直下であれば構造物そのものにはコリオリ力は働きません。
＃赤道直下でない場合はどうなるか自信がない。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
衛星になるには軌道速度が必要なので、微調整とはいえないんじゃないかと。
X-1 PRIZEにエントリーしているどこかのチームに、1段目を気球にしておいて、高高度から2段目をうちあげるという設計のものがありますが、これは逆にハイリスクのような気がしますしね。
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
軌道速度を得るために横方向の加速が主になるのは十分に空気が希薄になってからのこと。
飛行機などほかの手段に比べるとロケットの推力だけで上昇するのはかなり効率の悪い手段なので、爆撃機の翼下にロケットを吊り下げて高空でロケットを発射する方法もあるようです。（検討中か実際行なわれたかは知らない）
飛行機よりは気球の方が重いロケットを運べるだろうという考え方で出てきたアイディアでしょうね。
うじゃうじゃ
Re:だったら衛星はこれで上げれば良いような… (スコア:1)
ペガサスロケット [nasda.go.jp]ですね. 小型・低軌道向け衛星打ち上げシステムとしては, 現在コスト・信頼性の両面で最も成功している物の一つです.
Re:ところで (スコア:1)
大気成分は高度により異なり(上に行くほど軽い原子/分子が増える)、ここらで平均分子量が5程度となるそうですので(Heは4)。
ってことは、水素原子気球なら限度が無いことになりますね。なお、このための気球の皮はこの高度での気温、1000Kに耐えねばなりません。:)
Re:ところで (スコア:1)
むむ、構造重量ほかを無視してもっとくだらないことを考えると、
・通常の気球（地表付近）の最上部に何万kmものなが～い棒を固定する。
構造重量を浮力で支えていれば「気球」と呼べるとすれば、棒の最上部の到達高度いくらでも。（倒れるってば）
・どんなに外圧がかかっても絶対に潰れない気球を作り、内部を真空に。
こんなの言い出したら何でもありだけど。
うじゃうじゃ
Re:ところで (スコア:1)
>・どんなに外圧がかかっても絶対に潰れない気球を作り、内部を真空に。
まさしく「ふわふわの泉」。是非一読を。
まぁ、あちらでは現実的(?)に到達高度100kmに留めておりますが。(笑
Re:ところで (スコア:1)
うひゃあ！
またかぶってしまいましたか。(^^;
これは早く読まねばっ！
うじゃうじゃ
Re:ところで (スコア:1)
この気球の場合、空気よりヘリウムのほうが密度が小さいから、地球の引力で引っ張りきれずに空高く舞い上がる。
で、どこまで舞い上がれるかというと、気球の周囲を満たす物質が、気球の中身(ヘリウム)より密度が小さくなるところでしょう。
海で浮き輪を使ってると、とりあえず海面までは浮くことができる。でも、空中には浮き上がれないですよね。
実際のところ、気球が持ち上げるべき機材や人間の重みも加える必要があるので、ヘリウムの密度そのものが参考になるわけじゃないけどね。
どう? あってる? ＞ 識者
Re:ところで (スコア:1)
ヘリウムの体積 x 密度 + 気球と積載物の重量 = 気球が押し退ける空気の質量
Re:ところで (スコア:1)
高高度では体積あたりの得られる浮力自体が相当小さいはずですよね。
上へいけばいくほど、気球の上昇「速度」は、ゆるやかになる…んですかね?
あ。風船自体は膨らんでいくんだっけか。体積自体が増えると。
じゃあバランスの問題かあ。どっちがどうなるのかな…
Re:ところで (スコア:1)
ロマンを感じる前に
僕は餓死してしまうよ
どんな感じかを知る本があります (スコア:1)
-- 哀れな日本人専用(sorry Japanese only) --
Re:そうかー (スコア:1)
目標高度は同じですけど、別計画ですね。飛び降りるわけではないみたいですし。
で、前のネタについて追跡しても、以後の情報が出てこないことを思うと、
「春に予定」ってのは、オーストラリアの春(こっちの秋)なのかな。
あるいは、計画がぽしゃったか。
たくさんの最高記録を樹立する予定が、最高高度については、こちらの計画に
とられちゃうかもしれませんね。
ちなみに (スコア:1)
不幸中の幸い？ (スコア:2, 興味深い)
事故がおきたら40000メートルから飛び降りて
逃げないといけないとのこと。
場合によっては気球の計画は失敗でも
スカイダイビングのは記録更新ってことになるのかも。
なんにせよ結果が楽しみです。