質問: 「重力アシスト」「重力ターン」などともいう、天体の万有引力を利用して、宇宙船や探査機の速度や方向を変える技術を何という?
回答: スイングバイ

タイトル: マグネティックセイル
これにより、恒星間旅行の半分を占める減速のために推進剤を積む必要がなくなり、旅にとって大きな利益となるだろう。マグネティックセイルに関連した考えとして、加速と同規模のエネルギーを必要とする"減速"のため、巨大な磁場を展開して、星間物質の抵抗を宇宙船のブレーキとして利用しようというアイデアも提案されている。マグネティックセイルは1985年にロバート・ズブリンとダナ・アンドリュースによって、磁場で星間物質を集めるバサード・ラムジェット (Bussard ramjet)の概念から発展して、他の使用法より前に、この目的で提案された。しかし、ラムジェットへの星間物質による抗力は、それにより得られる推進力より遥かに大きかった。またマグネティックセイルでは、高エネルギーの加速器から宇宙船に向けて荷電粒子ビームを発射することで、ビーム推進を使うこともできる。

タイトル: オービター (探査機)
オービター(英: orbiter)は、軌道(orbit)を原語とし、そこから派生した語。「軌道を走るもの」の意。通常は宇宙探査機に対して用いられ、天体(主に惑星)を周回する宇宙探査機のこと。地球を周回する人工衛星も定義的に含まれるが、その意で使うことはほぼない。

タイトル: 重力加速度
重力加速度(じゅうりょくかそくど、英: gravitational acceleration)とは、重力により生じる加速度である。

タイトル: 姿勢制御システム
姿勢制御システム(しせいせいぎょシステム、英: Reaction Control System, RCS)は、宇宙船のサブシステムの一種である。その目的は姿勢制御と操縦である。RCSは、任意の方向に若干の推力を与えることができる。また、機体の回転を制御するトルクを発生する。主エンジンが1つの方向にしか噴射できないのとは対照的であるが、もちろん主エンジンの方が強力である。RCS は、大小のスラスターを組み合わせて構成され、複数のスラスターを同時に噴射することで様々な方向への推力を得る。姿勢制御システムが使われるのは次のような場合である。宇宙船に搭載される燃料は限られており、補給できる可能性も少ないため、燃料をなるべく消費しない姿勢制御システムも開発されてきた。対地同期軌道の軌道維持には、DCアークジェット、イオンスラスタ、ホールスラスタといった高比推力の電気推進が使われることもある。

タイトル: ハードランディング
ハードランディング(硬着陸)とは、航空機などが急降下して地面に叩き付けられる形で着陸すること、宇宙開発においては月や火星などの衛星・惑星に探査機や着陸船を衝突させることをいう。反対語はソフトランディング(軟着陸)。上記の意味から、景気動向の急激な変動の意味にも用いられる。景気循環も参照。

タイトル: 地球フライバイ・アノマリー
惑星間に飛び出した太陽系探査機などの人工天体にとってスイングバイ(重力アシスト)、すなわち惑星など自分よりはるかに大きな質量を持つ天体に接近し運動エネルギーを受け取る(もしくは与える)ことで軌道変更を行う方法は、欠くことのできない重要な操縦技術である。 望ましい軌道変更に成功するためには、スイングバイを行う探査機がその惑星のそばへと正確に接近する必要があり、そのため接近前後の探査機の位置と速度は地上から継続的に追跡されている。 探査機速度の視線方向成分を知るためには、探査機からの電波のドップラー偏移が測定される。 計算値と一致しないアノマリーはこのドップラー偏移で最初に見出された。最初のアノマリーは、木星への入り組んだ長い旅の過程にあったNASAのガリレオ探査機が1990年12月に地球でのスイングバイを初めて試みた後に認められた。

タイトル: ランダー
ランダー(Lander)、もしくは着陸船(ちゃくりくせん)とは、天体の表面に着陸し、静止することが出来る宇宙機。大気圏が存在する天体の場合、着陸船は突入速度を減少させるため、空力ブレーキとパラシュートを使用する。着陸の際の衝撃をさらに緩和させるため、着陸直前に小さな着陸用ロケットを点火する場合もある。他にも、マーズ・パスファインダーでは膨張型エアバッグが使用された。なお、表面に到達する際の速度が非常に速いものはインパクター(impactor)と呼ばれる。月、火星、金星、タイタンといった天体はランダーやインパクターの対象天体となってきた。太陽系の地球型惑星において、水星のみが未だ宇宙機による着陸が行われていない。

タイトル: 重力測定
その主な用途は相対測定を行う機器の校正、地殻の歪みのモニター、高い精度と安定性が要求される地球物理学の研究等である。しかし、絶対測定を行う機器は大型、高価であり、あまり出回っていない。重力計は、航空機、船、潜水艦等の乗り物に搭載できるように設計されてきた。これらの特殊な重力計は乗り物の運動の加速度からは隔離され、測定値からその値を減算するようになっている。乗り物の加速度は、測定される重力の変化よりも数百倍から数千倍も強いことも多い。また、アポロ17号で月面に設置された重力計 (Lunar Surface Gravimeter) もあるが、設計の不具合により動作していない。2つめの装置 (Traverse Gravimeter Experiment) は機能していると考えられている。

タイトル: 飛行力学
飛行力学(ひこうりきがく、英語:flight dynamics、flight mechanics)は、大気中や宇宙空間を航行する物体(主に人工飛行体)の運動と力学に関する学問分野である。

タイトル: 飛行力学
これまで飛行力学は、狭義には航空機の運動と力学を扱う航空力学を指したが、広義には弾道飛行や宇宙飛行する物体の運動と力学を扱う宇宙航行力学も含む。また、スペースプレーンのような飛行機形態のビークルで軌道投入が考えられている場合については、以上のような飛行力学的考え方と宇宙航行力学的考え方を同時に取り扱う必要がある。なお、中心力場の系において人工飛行体ではない天体に関する力学については、天体力学と一般に呼ばれることがある。

タイトル: 万有引力
ニュートンが行った変革というのは、同様のことが天の世界でも起きている、つまり宇宙ならばどこでも働いている、という形で提示したことにある(そして同時に、地球が物体を一方的に引くのではなく、全ての質量を持つ物体が相互に引き合っている事と、天体もまた質量を持つ物体のひとつに過ぎない事)。「law of universal gravitation 万有引力の法則」という表現は、それを表している。

タイトル: 宇宙飛行
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。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。

タイトル: 人工天体
人工天体(じんこうてんたい)とは、人為的に宇宙空間に置かれ衛星軌道などに乗せられた物体(天体)のことである。

タイトル: 空力ブレーキ
宇宙開発分野では、大気圏突入における「大気圏」より高層の希薄な大気を利用したブレーキが、エアロブレーキング (aerobraking, aerodynamic braking)・大気制動・空気制動などといった名称で知られる。その名称通り、大気が存在する場合に使用可能となる制動方法である。以下では、この高層大気におけるブレーキングについて述べる。惑星探査機や再突入カプセルでは惑星の大気を抗力として用いることで、惑星との相対速度の差を減らす。なお、いったん少量の燃料を使って高い軌道へ投入した後、大気抵抗を利用して徐々に軌道を下げる手法をエアロブレーキ (aerobraking) と呼び、惑星到着時に直接大気に突入し、一気に減速して軌道へ投入する方法をエアロキャプチャ (aerocapture) と呼ぶ。

タイトル: 宇宙飛行
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。しかし、今後の宇宙探査にはNASAのオリオン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。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。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。

タイトル: 瞬間移動
何らかの化学的技術により同様な現象を起こすための機械が登場することも多く、そうした機械は「転送装置」などと呼ばれる。また、宇宙船などで超長距離を一瞬にして移動する「ワープ」などと呼ばれる技術も散見される。

タイトル: メガスケールエンジニアリング
メガスケールエンジニアリングは、大規模構造に加えて、惑星全体を人間が居住できる環境に変換すること、つまりテラフォーミングまたは惑星工学として知られるプロセスを含むものとして定義される。 地表の変化、惑星軌道の変化、エネルギーバランスを変更することを目的とした軌道の構造も含まれる。メガスケールエンジニアリングより更に巨大な規模のものにアストロエンジニアリング(天文規模工学)がある。これは恒星のエネルギーを最大限利用する構造の ダイソン球、 恒星の周りを一周するリング構造リングワールド、木製の軌道サイズの巨大円盤オルダーソン円盤、恒星の周りを何度も周回可能な巨大チューブ構造トポポリスなど、恒星規模以上の巨大構造へのメガスケールエンジニアリングの拡張である。

タイトル: 宇宙飛行
宇宙飛行(うちゅうひこう、英語: 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。

タイトル: テザー推進
テザー推進(テザーすいしん、英: Tether propulsion)の記事では、宇宙機などについて、長く強靭な紐(テザー)を使って、軌道を変更したりする方法について解説する。ロケット推進などとの対比から「推進」という語を使うこともあるが、力学的には推すのではなく引く(一般常識的に言って、紐は引くことはできるが推すことはできない)ことが多い。原理的に、推進剤の消費が無い、という利点がある。ただし、電流を使う方法などでは、電力の消費などはあるので、その場合は発電のために燃料を消費する場合はある。既に行わているものでは、MAST (Multi-Application Survivable Tether) による実験などがある。2007年現在では、ダイニーマなどの結晶質プラスチック繊維をテザーに使うことがある。

タイトル: 自己重力
自己重力(じこじゅうりょく)は、おもに天文学・天体物理学において星間雲や星の形成を議論する場合などに用いられる用語。星間雲や星の収縮はそれらを構成する物質自体の重力による。万有引力の法則によれば、あらゆる物体は互いに引き合う力を生じるが、「質点同士に生じる重力」ではないことをより明確にするため自己重力と呼ばれる。

タイトル: 銀河間航行
現在の人類が銀河間航行を行うには、要求される技術的困難を克服するにあたって現代工学の能力はあまりに無力であり、純粋にサイエンス・フィクション上においてのみ考えられうるであろう。技術者は、実行可能かつ考えられうる推進方法で、巨大な宇宙船を光速に近い速度で動かさねばならない。一方、地球からアンドロメダ銀河への旅路は光速ですら約254万年も掛かるが、相対論における時間の遅れ効果により、旅行者の経験する船内時間は任意に短縮することができる。旅行者の経験する船内時間は、宇宙機の速度の光速に対する比と飛行距離に依存する (長さの収縮)。宇宙船の相対速度が極端に大きくない限りは、目的地への航海の別の障害は、未だ知られていない銀河系の運動による、目的地の銀河・恒星・惑星・或いはその他の天体の位置の調整であろう。

タイトル: 宇宙飛行士
宇宙飛行士は重力の影響を受けない環境に長期間さらされるため、任務を続ける間、身体にさまざまな変化が現われてくる。多くの場合、それは地上へ帰還した際に不都合を招くものとなる。

タイトル: サイエンス・フィクション
その一方で、タイムマシンや超光速航法、超光速通信、反重力などの架空の技術は、考案された当初は様々な架空理論による理論づけがされたが、現在では特別な架空理論を伴わずに、物語開始の時点で既に技術が確立され汎用化しているという前提をもって作品中で使用されることも多い。

タイトル: アストロニクス
アストロニクス(英語: Astrionics)は、宇宙船で使用される電子システム、サブシステム、およびコンポーネントの開発と応用のテクノロジー。宇宙船に搭載されている電子システムには、姿勢の決定と制御、通信、コマンドとテレメトリ、およびコンピュータシステムが含まれる。センサは、宇宙船に搭載されている電子部品を指す。エンジニアにとって、設計プロセスで行わなければならない最も重要な考慮事項の1つは、宇宙船のシステムとコンポーネントが動作し、持ちこたえなければならない環境。宇宙環境(英語版)向けのシステムとコンポーネントを設計する際の課題には、宇宙が真空であるという事実以上のものが含まれる。

タイトル: 宇宙機の推進方法
宇宙機の推進方法(うちゅうきのすいしんほうほう)では宇宙機を加速させる方法を扱う。多数の異なる手段があり、それぞれに長所と短所がある。エンジンに関してはロケットエンジンを参照。最近の宇宙機はすべて化学ロケットで打ち上げられる。大半の人工衛星は単純な化学ロケットによる反動で軌道に投入される。宇宙空間においては電気推進のイオンエンジンも使用され、主に人工衛星の軌道制御や宇宙探査機の航行に用いられる。

タイトル: 宇宙
人工衛星や宇宙ステーションなど、地球の軌道上の人工天体が開発されている。これらの人工天体は例えば、GPSなどの衛星測位システムや微小重力実験などの科学実験のために利用されている。宇宙開発やその周辺技術について、現時点で実現されていないが実現のための研究開発が行われている、あるいは概念として提案されているものとして、宇宙太陽光発電や軌道エレベータなどがある。宇宙太陽光発電は、宇宙空間での太陽光発電と無線による送電を組み合わせたシステムである。宇宙空間での太陽光発電は、大気による減衰がなく、また天候の変化や昼夜の移り変わりに左右されないため、地上における太陽光発電に比べて大きな電力が安定して得られることが見込まれている。軌道エレベータは、静止衛星軌道上の宇宙基地と地上とを結ぶケーブル上を往復する乗り物である。

タイトル: テザー推進
ロトベーター (rotovator) という用語は、ローター (rotor) とエレベーター (elevator) を組合わせたかばん語である。ロトベーターは高速で回転するテザーであり、先端は高速で移動する(毎秒1kmから3km)。宇宙船は一方の先端とランデブーし、そこに固定され、テザーの回転によって加速される。その後、適当な時点でテザーと宇宙船を切り離し、テザー先端の速度に加速されて宇宙船が進んでいくことになる。これには動力を必要とする。テザーの運動量や角運動量が変化するため、そのエネルギーを補充するコストがかかる。この場合のエネルギー補充には様々なもの(太陽電池など)が利用できるため、多段ロケットで燃料を消費するよりもずっと安価である。ロトベーターは外部からやってきた宇宙船を減速させるのにも使え、その場合ロトベーター自体の運動エネルギーは増加する。

タイトル: 軌道力学
標準的な前提が適用できないようなレベルであれば、実際の軌道は計算したものからずれることになる。例えば、大気の抗力は、地球軌道にある物体について複雑化要因になり得る。これらの経験則は、連星系等の同程度の質量の2つかそれ以上の物体に適用する際には、不正確になる。惑星のような大きな物体にとっては、古典力学と一般相対性理論の差異も重要になる。

タイトル: 宇宙飛行
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。

タイトル: 重力ターン方式
この単純な誘導アルゴリズムは、アップレンジホライズン、ダウンレンジホライズン、着陸目標地点、軌道上の司令船など、さまざまな視覚的誘導目標の活用方法を調査した研究に基づいている。この研究では、司令船は着陸がほぼ完了するまで、理想的な重力ターンに対してほぼ一定の視線角度が維持されるため、司令船が最良の誘導目標であると結論付けている。着陸船は真空状態で降下するため、姿勢制御には動翼を活用することはできず、メインエンジンのジンバリング、姿勢制御スラスタ、場合によってはコントロール・モーメント・ジャイロスコープ(英語版)などのシステムを使用する必要がある。

タイトル: 姿勢制御
姿勢制御(しせいせいぎょ、英語: Attitude control)とは姿勢を制御すること。姿勢とはなんらかの物体がいかなる方向を向いているか、ということであり、一般にベクトルの組などで表される。ロボットなどでも多用される語だが、以下ではもっぱら宇宙機のそれについて説明する。