質問: ロケット打ち上げ時の速度 地球の周回軌道や重力圏外に出るために ロケットは高速で打ち上げられていますが なぜ高速で打ち上げなければならないのでしょうか? 時速500キロでも50キロでも 消費するエネルギー量は同じだと思うのですが... 単に、周回軌道速度を出すために必要だからでしょうか? 速度が速い場合と遅い場合の利点と欠点を教えてください。
回答: 話の大前提として、現在、我々が宇宙空間で推進力として使える動力源は、極めて大推力を極短時間だけ絞り出せるタイプのものしかないということが上げられます。よって、行程のほとんどは慣性飛行(推力ゼロで外力にのみ左右される飛行)をする必要があるのです。地球近傍では、推力ゼロとすると受ける力のほとんどは地球の重力ということになりますから、単純に言ってしまえば放物線・楕円・双曲線軌道のいずれかに沿ってのみ飛行可能ということですね。この条件の下では、短時間に高加速を達成し、速度エネルギーという形で周回軌道なり重力圏脱出のために必要なエネルギーをもつ必要があります。 もし仮に、人類が「低推力かつ長時間噴射可能」という動力源を開発出来れば、そのエンジンをだらだらと噴かすことで、ゆっくりと地球の軌道を周回したり、重力圏を脱することが出来ると思います(もちろん低推力と言っても最低限地球の地表面重力よりは上でないと地表から上昇できませんが)。 その場合は、常に外力以外の推力が存在できますので、軌道は必ずしも放物線・楕円・双曲線軌道のいずれかである必要はありません。その気になれば地球周辺をゆっくりと四角い軌道で飛ぶことだって出来ないことではありません。また、太陽圏外に向かって(おなじくゆっくりと)一直線に飛ぶことだって出来るでしょう。 問題は、人間がそのような動力源を持っていないということですね。故に、必要なエネルギーを数分間という時間で絞り出す必要があり、結果として一気に高速になってしまう、という訳です。