クイズ問題: 「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?
答え: スイングバイ

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: スイングバイ
text: スイングバイ(日: かすめ飛行・英: swing-by)とは、天体の運動と万有引力(以下重力とする)を利用し、宇宙機の運動ベクトルを変更する技術。天体重力推進(英: gravity assist)とも呼ばれる。
title: スイングバイ
text: なお、サイエンスフィクションにおいては、質量比を無視できないほどの物体(非常に多数の小惑星など)をスイングバイさせることによって、惑星の軌道や自転軸などをずらすといったアイディアが用いられている作品がある。
title: 地球フライバイ・アノマリー
text: 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。
title: 重力ターン方式
text: 重力ターンという用語は、軌道投入および軌道離脱以外でも、惑星の重力を使用して宇宙機の方向を変えること全般を指して用いられる場合がある。この文脈で使用される場合、スイングバイとも似ているが、スイングバイと言った場合は宇宙機の方向変更と同時に加減速を行うことがあるのに対し、重力ターンと言った場合は方向のみの変更を指す。
title: トラクター
text: 無重力の宇宙空間において移動中の物体の軌道を変えるために、重力トラクターというものがある。これは対象物と物理的な接続はせず、付近に飛行させた人工衛星等へ重力で徐々に引き寄せることで、対象物の軌道に影響を与えるもの。概念の近いものとしてSF用語では、周りの物体を引力などの力で引き寄せ、念力のように操る光線を、トラクタービーム(牽引ビーム)と称している。スター・ウォーズ・シリーズ、レンズマンシリーズ、スタートレックシリーズ、宇宙戦艦ヤマトシリーズ、タイムクライシス4等、数多くの作品に登場した。
title: イトカワ (小惑星)
text: MUSES-Cが1998 SF36に到達することが可能な手法について検討を進めていく中で、EDVEGA(Electric Delta-V Earth Gravity Assist)と命名されることになる、イオンエンジンと地球スイングバイを組み合わせた新たな軌道技法が編み出された。スイングバイは探査機を天体に会合させ、その天体の引力を用いて探査機の進行方向の変換を行うとともに、天体の公転運動を利用して探査機の加速、減速を行う技法であるが、EDVEGAでは比推力が大きく、長時間をかけた加速に優れた能力を発揮するイオンエンジンを、探査機の軌道離心率を大きくするように噴射して軌道変更を行い、地球との軌道離心率の差という形でエネルギーを蓄え、地球との再会合時の経路角差によって生じる地球との相対速度からエネルギーを取り出す軌道技法である。
title: 重力ターン方式
text: 飛行方向の大幅な変更が必要な宇宙船ミッションの場合、大きなデルタVが要求されるため、宇宙船自体の推進力では達成できない場合がある。このような場合、近くの天体をフライバイすることにより天体の重力を利用して飛行方向を変更できる場合がある。このマニューバはスイングバイと非常に似ているが、スイングバイは速度と方向の両方の変更を意味することが多いのに対し、重力ターンは飛行方向のみを変更するという点で異なる。
title: 磁気浮上
text: 磁気浮上(じきふじょう、英: Magnetic levitation, maglev, magnetic suspension)は、磁力のみによって物体を空中浮揚させる方法を指す。マグレブとも。重力に抗する力として電磁気力が用いられる。
title: リアクションホイール
text: リアクションホイールはロケットやジェットを噴射せずに宇宙機の方向を変化させる姿勢制御装置の1つである。特に宇宙望遠鏡が特定の星を捉えるように保つ場合など、少しだけ宇宙機を回転させるのに用いられる。この操作によってもロケット燃料などを消費せずに済む。原理的には簡素に言えば、リアクションホイール内部にあるコマ(フライホイール)が回転数の変動に伴う反作用によって宇宙機にトルクを与えることで宇宙機の回転を制御する。 ゼロモーメンタム方式による3軸安定方式を採用した宇宙機の質量を中心とする自転運動を回転、または静止させるための姿勢制御だけが可能であり、直線加速度を加えて宇宙空間を移動させる軌道制御は行えない。
title: ミネルバ (ローバー)
text: 小天体を探査するローバーに車輪型移動機構を採用した場合、極めて小さな重力のためにローバーがたやすくスリップやホップをしてしまい、思うように移動できないという難点がある。この難点を克服するには車輪の駆動速度を極めて遅くするという方法がある。実際、NASAが開発を進めていたMUSES-Cに搭載する超小型ローバー、MUSES-CNは車輪型の移動機構を用い、移動速度は秒速わずか1.5ミリを予定していた。しかし移動速度があまりにも遅い場合、ローバーが活動できる限られた時間内で移動できる範囲が極めて狭くなってしまい、天体表面を移動しながら探査を行うローバーの特性を生かしきれないことになってしまう。
title: 姿勢制御
text: 姿勢制御(しせいせいぎょ)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。
title: 微小隕石
text: 秒速10キロメートルの極めて高速な微小物体による衝撃は現在、終末弾道学の研究範囲である(こうした速度まで物体を加速させるのは困難である。現在の技術にはレールガンや成形炸薬がある)。人工衛星のような、宇宙空間に長くとどまる物体にとってはリスクが特に高い。テザー推進、軌道エレベータ、軌道飛行船(英語版)などの低コスト推進法を考案する上でも重大な機械工学的難題となっている。
title: スイングバイ
text: 天体の「固有運動」の後ろ側あるいは前側の近傍を通過(フライバイ)することにより、天体と宇宙機の相互のあいだで、重力によって運動量と運動エネルギーがやりとりされ、それぞれの運動ベクトルが通過前と通過後で変化する。
title: 自由落下
text: 自由落下(じゆうらっか、英: free fall)とは、物体が空気の摩擦や抵抗などの影響を受けずに、重力の働きだけによって落下する現象。真空中での落下。重力以外の外力が存在しない状況下での運動のことである。人工衛星や月、地球などの天体の運動がこれにあたる。一様な重力が働く状況下において初速ゼロで運動を開始した物体の等加速度直線運動のことを特に自由落下と呼び、初速度をもって運動する斜方投射などと区別することがある。
title: アポジキックモーター
text: アポジキックモーターとは(静止)軌道へ向けて、軌道を変えるための推進装置であり、運動量を与える対象が宇宙機の質量そのものであることから、打ち上げよりはるかに小さいとはいえ比較的大きな推力を必要とする。
title: 宇宙飛行
text: 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。
title: 磁気トルカ
text: 磁気トルカ(じきトルカ)とは、電磁石と 地球磁場との作用を利用して、主として小型の人工衛星の姿勢制御を行う装置である。
title: ミネルバ (ローバー)
text: 摩擦力を利用した移動メカニズムとしては、車輪と天体表面との摩擦力を利用して移動する車輪型移動機構、複数の脚と表面との摩擦力を利用する脚型の移動機構、そしてローバーを表面に押し付けることによって浮上させ、移動する浮上型移動機構などが考えられる。これまで月や火星などで活躍したローバーの多くは、車輪型移動機構を採用していた。
title: 葦原金次郎
text: スカイフック理論(スカイフックりろん)とは、物体を、もしも空中を走る架空の線に宙づり(スカイフック)の状態にして移動させることができれば常に安定した姿勢を保つことができるという理論であり、アクティブサスペンションの基本となる理論である。
title: テザー推進
text: 惑星の周回軌道にあるロトベーターで、先端と地表の相対速度がゼロで、高高度で物体をつかむものをスカイフック(後述)と呼ぶ。このようなロトベーターは中心力のストレスに耐えられる材料がないため、現在の技術では妥当なコストで建設できない。回転速度を3分の2程度にすれば、中心力の応力は半減する。応力耐性を強めるには、中心部分を太くすればよい。
title: ライトクラフト
text: ライトクラフト (Lightcraft) とは、マイクロ波ビームやレーザーといったビーム状の電磁波を用いた外部からのエネルギー供給により、大気中または宇宙空間で推進力を得るように設計されたあらゆる種類の飛翔体、またはその推進方式。いわゆるビームエネルギー推進(英語版)の一種である。
title: 重力ターン方式
text: 重力ターン(英: gravity turn)またはゼロリフトターン(英: zero-lift turn)とは、天体の周回軌道に宇宙機を投入、もしくは周回軌道から宇宙機を離脱させる際におこなうマニューバのひとつであり、重力を使用して機体を目的の軌道に誘導する軌道最適化(英語版)のひとつである。機体の推力のみを用いて制御される軌道に比べ、重力ターン方式の主な利点として次の2つが挙げられる。第一に、宇宙機の向う方向を変えるために推力を用いないため、より多くの推力を軌道速度への加速に使うことができる。第二のより重要な利点は、上昇段階の間、機体の迎え角をゼロもしくは小さくすることができる点である。これにより、機体横方向への空力応力を最小限に抑えることができ、機体の軽量化が可能となる。
title: 空中浮揚
text: この他にも、作用・反作用に基づいて何か質量のある物質を噴射しているホバリングと呼ばれる状態では、物体が発する噴射力と物体に掛かる重力などの他の力が釣り合っている場合に物体が空中に静止することになるが、こちらは、一般に「空中浮揚」とイメージされる範疇には含まれない。なお、ホバリングを行うものとしては、ヘリコプター、垂直離着陸機、ホバークラフト、噴射力を極めて精密に制御しているロケットなどがある。
title: テザー推進
text: 軌道エレベータは惑星の自転を回転の原動力としたロトベーターの一種である。例えば、地球では、軌道エレベータは赤道から静止軌道までを結ぶ。
title: リニアモーター
text: リニアモーター(英: linear motor)とは、軸のない電気モーター(電動機)のこと。一般的なモーターが回転運動をするのに対し、リニアモーターは基本的に直線運動をする。
title: ミネルバ (ローバー)
text: 天体表面を移動するローバーの移動メカニズムとしては、まず摩擦力を利用する方法と、利用しない方法に大別できる。摩擦力を利用しない方法としては、ローバーにジェットを搭載し、ジェットを吹かせながら表面を移動する方法、天体が十分小さい場合などでは天体に紐やネットを被せ、紐を伝って移動する方法、さらに天体が強磁性を持つ物質でできている場合、電磁石を用いる方法などが考えられる。しかしジェットを吹かせて移動する機構では天体の表面を汚染するため、小惑星サンプルリターンを目指すMUSES-C計画では採用できず、また電磁石を用いる方法などはどのような小天体でも使えるものではないため、摩擦力を利用した移動方法を採用することになった。
title: 空中浮揚
text: サイエンス・フィクションの範疇では、いわゆる反重力などが空中浮揚のための技術として位置付けられる。重力に反発する力ないし「上に向かって落ちようとする」ような逆方向に働く重力などとして描かれる。
title: 恒星船
text: 既存の天体の引力を利用して船の運動を変化させるスイングバイと呼ばれる方法を用いて、化学ロケットで得られるよりもはるかに早く加速する事が可能である。実際にこの方法を用いるためには、
title: アポジキックモーター
text: それに対し、宇宙機の姿勢制御は、3次元的な角度(姿勢)・角速度の修正・変更・維持であり、運動量を与える対象は宇宙機のモーメントであるから、推力は比較的小さくても良く、さらに、推力を得る装置(スラスター)による偶力だけではなく、内部的あるいは外部的にトルク(回転力)を得る装置(モーメンタムホイールや磁気トルカ、リアクションホイールなど)も併用される。大きな外乱が働く軌道制御時や予備の姿勢制御装置としてはスラスターが使用される。
title: スイングバイ
text: 天体に近づくほど軌道は大きく曲げられ、逆に天体から遠くを通過するほど軌道は変わらなくなる。そのためにスイングバイを使って予定の軌道に変更するためには、天体の重力圏に入る前の軌道調整にかなりの精密さを要求される。例えば、JAXAの工学実験探査機はやぶさは、地球近くのある1 kmの範囲内を、速度の誤差1 cm/s以内で通過するよう、スイングバイを行う29日前と7日前に軌道が微調整されている。軌道を調整する際には燃料を用いて制御を行うが、このときにも燃料消費ができるだけ最低になるように、また、地球と交信するためのアンテナの向きを変えないなど他の条件も守れるように、注意が払われる。
title: エアカー
text: 方式としては鉄道でも考案・採用されている空気浮上や磁気浮上なども考えられるが、物理学者のロバート・L・フォワードは浮揚に反重力(現時点では架空の技術)を使用した場合、乗り物の中にも反重力フィールドが及ぶため、どんなに車のスピードを加速したところで中の人間に影響は及ばず、もしその様な技術が実現されれば、交通に様々な革命が起きるという。
title: 月探査ミッションの一覧
text: 種別について、インパクターは硬着陸する衝突機や衝突体など、オービターは軌道船または軌道周回機、サンプルリターンは試料回収、重力アシスト(重力援助)とフライバイ(近傍通過飛行)は共に天体の重力を利用する航法であるスイングバイの一種、ランダーは軟着陸する着陸船または着陸機、ローバーは探査車を表す。
title: 順行・逆行
text: 順行(じゅんこう、prograde motion)とは、惑星が他の惑星と同じ方向に運動している状態を指す。それに対して逆行(ぎゃっこう、retrograde motion)とは、順行とは逆の方向に運動している状態を指す。天体の順行・逆行には、その天体の回転(公転・自転)方向自体の正逆に起因するものと、地球から天体を見た場合に起こる見かけの現象とがある。歴史的には後者の現象を説明するための理論が発展した。
title: 地球フライバイ・アノマリー
text: 地球フライバイ・アノマリー(ちきゅうフライバイ・アノマリー、Earth flyby anomaly)または地球フライバイ異常(ちきゅうフライバイいじょう)は、太陽を巡る人工天体が地球のそばを通過(フライバイ)して軌道を変更するとき、その速度が理論予測と有意に食い違う原因不明の現象をいう。 1990年以降、いくつかの太陽系探査機において観察されている。 単にフライバイ・アノマリー、フライバイ異常とも表される。 既知の物理現象のみならず未知の物理事象、単なるソフトウェアの誤りである可能性まで、その原因について天文学者だけでなくコンピュータ業界を巻き込むぐらいに幅広く議論をよんでいる。
title: リニアモーターカー
text: リニアモーターは、一般に円筒状と円柱状の固定子と回転子から成るモーターを、帯状に展開し、回転運動の代わりに直線運動をするようにしたような形態のモーターである。リニアモーターカーは、リニアモーターにより直接進行方向に加速及び減速する(鉄道)車輛である。
title: 電磁誘導
text: ローレンツ力や誘導磁場によって推進する手段で、レールガンやリニアモーター等に応用される。また、船の推進装置として実験船ヤマト1が作られた。
title: リアクションホイール
text: リアクションホイールは宇宙機の角運動量をフライホイール内に蓄えるだけなので、宇宙機の重心に無くとも完全に機能する。しかし、回転によって振動が生じるため、その影響を小さくできる重心近くに置かれることがある。
title: テザー推進
text: 先端がマッハ 12 から 16 程度で移動するものは「極超音速スカイフック (hypersonic skyhooks)」とも呼ばれる。テザーが長ければ長いほど、先端の速度は遅くて済む。先端が接地して地表との相対速度がゼロになったものは軌道エレベータと看做せる。
title: デスペレーション
text: 差動回転(さどうかいてん、differential rotation)とは、主に天文学で、天体の各部分が異なる角速度で回転する様子を指す言葉である。微分回転とも言う。これに対して各部分が同じ角速度で一体となって回転することを剛体回転と呼ぶ。
title: ミネルバ (ローバー)
text: これまで多くのローバーで利用されてきた車輪型の移動機構は、天体の重力が十分大きな場合、ローバーと天体間の接触力に対して垂直に働く摩擦力が大きいため、スリップすることなく移動速度を得ることができる。しかしMUSES-Cが目指すような直径数キロ以下の小惑星では重力が小さいため接触力が小さく、そのため摩擦力も小さくなり、ローバーの駆動力が摩擦力を上回るとスリップを繰り返してしまい前進力を得られない。また表面の凹凸によってローバーにわずかな力が加わるだけで、天体表面からたやすくホップしてしまう。ローバーがホップしてしまえば車輪は駆動力を天体表面に伝えられないことになる。また小天体の脱出速度は極めて小さいため、下手をすると表面の凹凸に躓いたら最後、そのまま宇宙空間に放り出され戻ってこない可能性もある。
title: ジェネバ機構
text: ジェネバ機構(ジェネバきこう、Geneva drive、Maltese cross)は、連続回転運動を断続回転に変換する機構である。ゼネバ機構とも。
title: ロケット
text: ロケット(英: rocket)は、自らの質量の一部を後方に射出し、その反作用で進む力(推力)を得る装置(ロケットエンジン)、もしくはその推力を利用して移動する装置である。外気から酸化剤を取り込む物(ジェットエンジン)は除く。
title: AMBAC
text: AMBACシステムは、宇宙空間において腕や脚の振りにより姿勢制御を行う方式である。従来方式の宇宙戦闘機はバーニア・ロケットで推進剤を噴射して、その反作用で姿勢を制御する必要があるが、この推進剤の消費量は極めて大きく、従来型の宇宙戦闘機の場合、180度の姿勢変化を2.5秒で行うと30回程度で推進剤切れとなった。一方のAMBACシステムでは可動肢(腕部や脚部)を高速で動かすことで発生する反作用によって、モビルスーツやモビルアーマーの機体全体の姿勢制御に利用するものである。バーニアやスラスターと異なり、AMBACシステムでは推進剤を全く消費しないため、宇宙空間ではデッドウェイトになると考えられていたモビルスーツの可動肢が、有用な姿勢制御システムとして働くことになった。
title: 反重力
text: 反重力(はんじゅうりょく)は、物質・物体に加わる重力を無効にしたり、調節したりする、とされる架空の技術である。現実の物理学では一般に不可能と考えられてきたもので、多くはSF作品に宇宙航行の基礎技術として登場する。
title: 惑星移動
text: 惑星移動 (わくせいいどう、英: planetary migration) は、惑星や恒星の伴星がガス円盤や微惑星と相互作用した結果として、その軌道要素、特に軌道長半径が変化する現象を指す。惑星の軌道の進化に着目して、軌道進化 (英: orbital evolution) や軌道移動 (英: orbital migration)と呼ぶ場合もある。惑星移動は、木星質量程度の質量を持つがわずか数日で恒星の周りを一周する太陽系外惑星であるホット・ジュピターの最も有力な起源である。一般的に受け入れられている原始惑星系円盤からの惑星形成論では、恒星に非常に近い軌道ではそのような惑星は形成できないと考えられている。これは、恒星に近い場所では十分な質量が存在しないことや、岩石や氷からなる微惑星が形成するには温度が高すぎることが原因である。
title: プロペラ
text: プロペラ (propeller) は、飛行機や船などに装備され、原動機から出力される回転力を推進力へと変換するための装置である。
title: スイングバイ
text: つまり、スイングバイで宇宙機の運動エネルギーが増える(加速する)場合、惑星の公転半径は小さくなり、惑星の公転速度は速くなる。そうはいっても、非常にわずかな変化であり、ほとんど無視できる量である。
title: スイングバイ
text: しかし、実際には、惑星は静止しているわけではなく、太陽の周りを公転しているので、その運動の影響を考慮する必要がある。すなわち、惑星と宇宙機を二体系として扱い、重心運動と相対運動に分けて考える必要がある。このとき、太陽系に対する静止系で表現した宇宙機の運動は、惑星の重力の影響を受けて、軌道が変わるだけでなく、その速さも変化することになる。
title: スイングバイ
text: スイングバイ時に宇宙機の推力を併用することをパワードスイングバイという。
title: 模型航空機のプロペラ
text: なお、ここでプロペラ(推進器)とは軸の方向が大略飛行方向と同じで、機体を進行方向に推進するものを扱う。ヘリコプターやオートジャイロのローター(回転翼)は、これに対して軸の方向が垂直で、機体の重量を支える働きのものであり、ここでは扱わない。
title: プロキシマ・ケンタウリ
text: プロキシマ・ケンタウリは、地球との近さから、しばしば恒星間航行の目的地として挙げられる。宇宙船に重力加速度と同等の等加速度運動が恒常的に可能であれば、速度だけならば減速を考慮しても約6年、10分の1の0.1Gでも減速込で約14年で到達可能となる。しかし、ボイジャー1号 (17.3 km/s) のような等速度運動では数万年単位(ボイジャー1号の場合は7.3万年以上)の年月を要する距離であり、21世紀初頭の技術で到達するには人間個人の時間スケールで考えれば膨大な時間が必要となる。
title: 飛行力学
text: 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。
title: リアクションホイール
text: リアクションホイール(英: reaction wheel)は、姿勢制御装置の一種である。フライホイールを利用して角運動量を変化させるもので、主に宇宙機で用いられる。
title: ミネルバ (ローバー)
text: この方式ではローバー外部に可動部がないため、小惑星表面にあるといわれていたレゴリス対策が不要となり信頼性が高まる。またホップした後、飛行中のローバーの姿勢制御を移動機構と同じモーターで行える。MUSES-Cが目指す小惑星のような重力の極めて小さな環境では、移動機構がギア無しの小型モーターの回転で良いため軽量化が可能である。モーターの制御を行うことにより小惑星の脱出速度を超えない範囲でローバーのホップする速度を調整することができるため、車輪を用いた移動機構よりも速い移動が可能であるなどの利点があった。1998年、吉光が提案したローバー内部のモーターによって発生するトルクを利用する移動機構が、日本製小惑星探査ローバーの移動機構として採用されることとなった。
title: ゼンガー (航空機)
text: 注意が必要な点として、同じように「宇宙に到達した」と一般には扱われがちであるが、弾道飛行と衛星軌道は全く異なる飛行である、ということである。ICBMなどの弾道飛行はその頂点が1000kmに到達することもあるが、その速度は人工衛星と比較すれば遅く、軌道は地表に戻る曲線を描く。いわゆる「Xプライズ」を達成したスペースシップワンも有翼であるが、弾道飛行をおこなったに過ぎない。これに対し、衛星軌道は低い場合の高度は100km程度であるが、速度を秒速10km程度まで上げる必要があり、軌道は地表に戻らず地球を回る円(ないし楕円)になる。この加速に必要なエネルギーは弾道飛行の比ではなく、従って本機のような「宇宙に出ることができる飛行機」が、SSTOやTSTOの目標である「衛星軌道に乗る」ためには、この差を乗り越えなければならない。
title: ワープ
text: 「ワープ(warp)」という単語の本来の意味は「歪曲させる」であり、超光速推進航法の意味としてはアメリカでは1966年開始のテレビドラマ『スタートレック』シリーズで宇宙船エンタープライズ号が使用する 「ワープドライブ(Warp drive)」で知られるようになった。日本では1974年のテレビアニメ『宇宙戦艦ヤマト』のヒットで広く知られるようになったが、 日本においては超光速航法や瞬間移動(テレポーテーション)のことを総じて「ワープ」と呼ぶようになり、多くの超光速航法や瞬間移動などの超力学的で特殊な移動手段を指す。そのため、ワープという言葉の指すFTL航法は形態・原理ともにSF作品によって大きく異なっている。
title: ローンチ・ヴィークル
text: ペイロードが地球周回軌道を周り続ける人工衛星の場合は、ローンチ・ヴィークルにより第一宇宙速度(理論上、海抜0 mでは約 7.9 km/s = 28,400 km/h)まで加速させられて軌道に分離・投入される。またペイロードが地球周回軌道を離れる宇宙探査機の場合は、さらに高速の第二宇宙速度(いわゆる「地球脱出速度」)まで加速させられる。一方、ペイロードの目的によっては軌道が弾道飛行の場合もあり、特にペイロードの弾頭に爆発物などを載せて目的地に着弾させる軍用の飛翔体の場合は弾道ミサイルとして区別される。
title: リニアモーター
text: リニアとはモーターが発する運動の方向に由来しており、よく知られた回転式 (英: rotating) のモーターとは異なり、このモーターは直線的な(linear)方向に動力を発する。
title: 上田市立博物館
text: 脱出速度(だっしゅつそくど Escape velocity)とは、力学(特に軌道力学)において、推進力を持たない自由な物体が、大きな質量を持つ別の物体(ここでは重力点と呼ぶ)の重力から脱出する、つまり無限遠まで移動するのに必要な最低速度。重力点の質量とその中心からの距離の関数である。
title: 同期軌道
text: 同期軌道(どうききどう、英:Synchronous orbit)は、軌道の中心となる重力体の自転周期と軌道を描く物体の公転周期が同一になる軌道。地球に対して使われることが多いが、実際は多く天体に同期軌道があり、すべての天体に存在しうる。ただし、母星の自転周期が長すぎれば軌道半径が大きくなり重力場に留まることができず、自転周期が短すぎれば軌道半径が短くなり母星の重力に飲み込まれ、このような場合は同期軌道が存在しない。
title: ランデブー (宇宙開発)
text: ランデブーまたはランデヴー(仏: rendezvous)とは、宇宙空間において2機以上の宇宙船、または宇宙船と宇宙ステーションなどが速度を合わせ、同一の軌道を飛行し、互いに接近する操作のことである。両者が結合するドッキング操作を含める場合も、含めない場合もある。また、宇宙探査機が小惑星などに速度を合わせ、同一の軌道を飛行することもランデブーと呼ぶことがある。
title: 自転
text: 天体の自転運動を表す言葉として用いられることが多い。力学における剛体の自転は、単に回転と呼ぶことの方が多く、オイラーの運動方程式により記述できる。英語で自転を意味する spin に由来するスピンという言葉も同義語であるが、物体の自転の意味でのスピンは自然科学以外の分野で用いられることが多い。例えばフィギュアスケートにおけるスピンや自動車がスリップして起きるスピンがある。量子力学や素粒子物理学におけるスピンも語源は自転に由来するが、物体の自転とは異なる概念と考えられている。
title: 永久機関
text: 古くは単純に外部からエネルギーを供給しなくても永久に運動を続ける装置と考えられていた。しかし、慣性の法則によれば外力が働かない限り物体は等速直線運動を続けるし、惑星は角運動量保存の法則により自転を続ける。そのため、単純に運動を続けるのではなく、外に対して仕事を行い続ける装置が永久機関と呼ばれる。
title: マスドライバー
text: マスドライバー (Mass driver) とは、惑星の衛星軌道上や衛星の周回軌道上に物資輸送を大量輸送に向くよう効率良く行うための装置/設備/施設で、地上から第一宇宙速度にまで加速した輸送コンテナなどを「放り上げる」物である(ただしSFなどに登場するロケットを使用した段階式ではマスドライバーだけで第一宇宙速度までは到達しない)。この装置は実用化に向けて様々な研究もなされており、宇宙を舞台としたSF作品にしばしば登場する(大規模なカタパルトとも言える)。
title: ジャイロ効果
text: モーメントを加えずに回転物体を支えるには、重心を通り、互いに直交する3つ(自転軸を含む)の自由回転軸を与える必要がある。一般に、自転軸に加えて1つ以上の自由回転軸を持ち、振り回りが可能な機構をジャイロスコープという。
title: ジャイロ効果
text: ジャイロ効果(ジャイロこうか)とは、一般的には、物体が自転運動をすると(自転が高速なほど)姿勢を乱されにくくなる現象を指す。
title: ジャイロ効果
text: 自転する物体が存在する時、自転軸をひねるように物体を回転させると、反作用によって自転軸ともひねり軸とも異なる軸を周るように物体が回転するが、この反作用としての力のモーメント(トルク)をジャイロモーメントと呼ぶ。
title: 空中浮揚
text: 空中浮揚(くうちゅうふよう、Levitation)とは、物体(特に固体)が空中にとどまること。重力に逆らっているようにも見えるが、基本的には重力以外の他の力によって支えられている。
title: 人工衛星
text: 人工衛星(じんこうえいせい)とは、惑星、主に地球の軌道上に存在し、具体的な目的を持つ人工天体。地球では、ある物体をロケットに載せて第一宇宙速度(理論上、海抜0 mでは約 7.9 km/s = 28,400 km/h)に加速させることで、地球の重力と重力から脱出しようとする遠心力とが釣り合い、その物体は地球周回軌道を回り続ける人工衛星となる。ただし軌道上を周回し続けていても、目的を持たない使用済みロケットの残骸や人工衛星の破片などはスペースデブリとして区別される。また、惑星以外の軌道(月周回軌道、太陽周回軌道)を周回する人工天体は宇宙探査機と呼ばれ、一般に区別される。
title: ミネルバ (ローバー)
text: 結局日本製ローバーの移動機構として、ローバーを表面に押し付けることによって浮上させ移動する浮上型移動機構のひとつである、小惑星表面をホップする方法を採用することになった。ホップしながら天体表面を移動するローバーは、天体表面にローバー自身を押し付けることによって生じる摩擦力で水平方向への速度を得るため、ホップする速さが大きすぎて天体の脱出速度を越えてしまうことに注意すれば、小天体上では極めてゆっくりとしか進み得ない車輪型の移動機構よりもはるかに速く移動することが可能である。
title: 推力
text: それ以外の航空機・宇宙船では、推進装置によって流体を後方へ加速することで、その反作用を利用し発生する(一般に、後方へ向けて、前進速度以上に加速する)。力の発生機構と伝達という点に着目すると、プロペラ機の場合は、原動機で発生させた力を軸経由でプロペラへ伝えることで推力を発生させており、ジェットエンジンやロケットの場合はそれ自体が直接的に推力を発生させている。
title: 弾道
text: 弾道ミサイルの飛翔経路も弾道と呼ばれ、ロケット砲の弾の飛翔も弾道と呼ばれることがあるが、推進力を得ている間や誘導によって操舵される間の飛翔は一般的な弾道とは異なる。また弾道ミサイルの弾頭のように地球規模で長距離を飛行する場合、一定の重力が真下に向かって働くのではなく、高度によって変化する重力が地心に向かって働くため、放物線軌道ではなく楕円軌道となる。
title: ロケットスレッド
text: ロケットスレッド (rocket sled) は、地上に敷設されたレールの上を、ソリ状の乗り物をロケット推進で走らせる装置、およびその乗り物。物体の加速などの実験に使う。
title: マグネティックセイル
text: 恒星のヘリオポーズの外側の恒星間航行では、マグネティックセイルはパラシュートのように、宇宙船を減速させることができる。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。
title: メガスケールエンジニアリング
text: 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。
title: ハードSF
text: これに対して、工学的な諸問題については立ち入らず、「軌道エレベーターの技術的な確立がされていること」ないし「軌道エレベータが既にそこに存在していること」を物語成立の前提条件として、これを舞台に、あるいは道具立てとして、ストーリーを展開させてゆくのがガジェットSFである。
title: 軌道エレベータ
text: 軌道エレベータ(きどうエレベータ、英: space elevator)は、惑星などの表面から静止軌道以上まで伸びる軌道を持つエレベーター。「宇宙エレベータ」とも呼ばれる。
title: テザー推進
text: 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。
title: 推力偏向
text: 推力偏向(すいりょくへんこう)とは、ロケットエンジンやジェットエンジン、スクリュープロペラなど、噴流ないしその反作用によって推力を得るメカニズムにおいて、噴流の向きを変えることで、推力の向きを偏向させることである。
title: 太陽帆
text: 化学ロケットや電気推進と比べ発生する推力は小さいものの、燃料を消費せずに加速が得られるという利点がある。現在は研究段階だが、実用化すれば惑星間などの超長距離の移動が容易になる。また、将来的な構想として、出発地から照射された強力なレーザーを帆に当てて推進力とする宇宙船も考案されている(レーザー推進を参照)。
title: 重力
text: 一方、天文学や宇宙開発では、宇宙空間のことは適当な慣性座標系(慣性系)で考えることが多い。この場合、慣性力は存在せず、重力という言葉を万有引力と同じ意味で使うことになる。たとえば人工衛星の運動を慣性座標系で説明すると、「重力(= 引力)が向心力となって回転運動をしている」となる。
title: テザー推進
text: ロトベーターの実用的な改良として、貨物を捕まえるポイントを先端だけでなく複数用意して、様々な運動量を与えられるようにするというものがある。また、リニアモーターをロトベーターに装備することでロトベーター自身の角運動量以上に宇宙船を加速させるというアイデアもある。
title: フゴイド運動
text: フゴイド運動(フゴイドうんどう、英: Phugoid motion)あるいはフューゴイド運動とは、固定翼機の運動の内、進行方向に対して縦方向に生じる動揺の一種である。位置エネルギーと運動エネルギーの交換により生じる周期的な振動運動とみなすことができ、周期が数十秒と長く、減衰しにくい特徴をもつ。特に飛行力学においては長周期運動とも呼ばれる。
title: 姿勢制御
text: スピン安定方式は、主な姿勢制御を1軸方向で機体を回転させることでジャイロ効果(ジャイロ剛性)によりぶれを防ぐ方式である。機体全体を1軸で回転させる「単一スピン安定方式」が基本であるが、アンテナやセンサなどを回転させたくない用途では、宇宙機本体とは逆回転させることで実質は回転させない「二重スピン安定方式」もある。いずれも潮汐力安定化のような方法で、残る2軸を安定化させることが一般的である。
title: 天体力学
text: 天体力学は軌道共鳴、太陽系の安定性、自転軸の歳差と章動、惑星の平衡形状、自転と公転の同期といった問題をも扱う。20世紀には人工衛星・宇宙探査機の軌道設計および軌道制御を扱う軌道力学が派生し、また天体力学の適用対象も太陽系から惑星形成、ブラックホール、そして球状星団および銀河などへと拡大した。
title: 磁気浮上式鉄道
text: 磁気浮上式鉄道(じきふじょうしきてつどう、英: Maglev)とは、磁力による反発力または吸引力を利用して車体を軌道から浮上させて推進する鉄道のこと。英語では\"Maglev\"(マグレブ)と呼称し、「磁気浮上」を表す\"Magnetic levitation\"が語源である。磁気浮上式鉄道はその近未来性からリニアモーターカーの代表格でもある。1971年、西ドイツで Prinzipfahrzeug が初めての有人走行に成功した。
title: COROT
text: 「対流と回転、及び、惑星の通過」を意味する名称のとおり、COROT は大きく分けて2つの目的をもった宇宙望遠鏡である。
title: ヘリコプター
text: ヘリコプターはローターが回転し、揚力を生み出すことで浮遊する。機体側がローターを回転させることの反作用として、ローターが機体を逆方向に回転させようとするモーメントが生じる。これは「反トルク」、カウンタートルク、トルク効果などと呼ばれる。
title: 宇宙ジェット
text: 宇宙ジェット(うちゅうジェット、Relativistic jet)とは、重力天体を中心として細く絞られたプラズマガスなどが一方向又は双方向に噴出する現象をいう。
title: 銀河鉄道株式会社
text: なお、軌道リングとは本来、軌道エレベータの派生アイデアの1つを指す言葉である。
title: レールガン
text: なお、電磁気力に基づく投射様式全般の呼称として、電磁投射砲(でんじとうしゃほう)やEML 、電磁加速砲などがある。原理が単純で古くから知られていることもあり、ビデオゲームをはじめとするサイエンス・フィクション作品に幅広く登場しており、それらの作中では兵器として扱われることが多い(レールガンに関連する作品の一覧)。
title: スイングバイ
text: このように、宇宙機が惑星に接近し離れていく過程で、宇宙機の速度は時間とともに変化するが、もし、惑星が運動していないならば、宇宙機が惑星の重力圏に進入する時の増速と離脱する時の減速とは相殺することになる。すなわち、スイングバイによって、運動方向は変わるが、速さは変わらない結果となる。
title: ソニック・スクリュードライバー
text: ソニック・ドライバーはその名の通りねじ回しにソニック機能を搭載したものであり、音を介して物体に働きかける。ソニック機能を持つ道具同士を至近距離で作動させた場合、ソニックブームが発生する。
title: フライホイール・バッテリー
text: フライホイール・バッテリー(Flywheel-battery)とは、エネルギーの保存方法の1つであり、電気が持つエネルギーを一時的に回転運動の物理的エネルギーに変換することで保存しておき、後ほど電気が必要な時に回転運動から発電によって電気を得るものである。
title: 前田庸
text: モーメンタムホイール(英: Momentum wheel)は、フライホイールの一種で、主に宇宙船などの姿勢制御に用いられる。質量が大きく、高速回転(約5000rpm)するのが特徴である。
title: 軌道力学
text: 軌道力学(きどうりきがく)は、弾道学と天体力学の応用で、ロケットや宇宙船の軌道に関する現実的な問題を解決するための学問である。これらの物体の軌道は、ニュートン力学と万有引力から計算することができる。軌道力学は、宇宙探査ミッションの設計や制御の基本原理である。天体力学は、重力の下での、軌道力学よりも広範な領域を扱い、宇宙船も恒星系、惑星、衛星、彗星等を含めた天体も、どちらも対象となる。軌道力学は、軌道マヌーバ、軌道平面の変更、惑星間移動も含めた宇宙船の軌道に対象を絞っており、ミッションの計画者が宇宙機の推進を予測するために用いられる。一般相対性理論は、ニュートンの法則より正確に軌道を計算し、高い精確さが必要な場面や太陽近傍等の重力が非常に強い環境では必須である。
title: ロケット
text: 狭義にはロケットエンジン自体をいうが、先端部に人工衛星や宇宙探査機などのペイロードを搭載して宇宙空間の特定の軌道に投入させる手段として使われる、ロケットエンジンを推進力とするローンチ・ヴィークル全体をロケットということも多い。日本では、地上から照射されたマイクロ波やレーザービームをリフレクターで反射し、空気の電離によるプラズマ発生時の爆発などを推進力とし、燃料を使わないローンチ・ヴィークルも「ロケット」と呼ばれる。
title: 慣性モーメント
text: 工学での応用として、回転軸に慣性モーメントの大きい回転体を取り付けた装置をフライホイール(はずみ車)という。これは、回転速度の急激な変化を抑止したり、回転によるエネルギーを保存する目的で使用される。
title: フライホイール
text: フライホイールは重心に回転軸が通った慣性体で、慣性モーメントの大きさは組み込まれる機械に応じて設計される。
title: 反響定位
text: 反響定位(はんきょうていい、英: echolocation)とは、動物が音や超音波を発し、その反響によって物体の距離・方向・大きさなどを知ること。たとえばコウモリ、またイルカ・マッコウクジラなどが行う。カタカナ表記では表記ゆれがありエコロケーションあるいはエコーロケーションとされる。