宇宙軍をつくろう　第３回　宇宙航行の話

　カンダムシリーズ※1に出てくる宇宙戦艦等は発進時や戦闘中にめいっぱいエンジンを回して加速するのですが、私は彼女ら※2が減速しているのを見たことがありません。もちろん多少の逆噴射程度なら見たこともあるような気はしますが、コロニー※3に入港できるほど−つまりほぼ停止するほどの減速は見た記憶がありません。

　宇宙船は何の力で飛んでいるのかといいますと、色々あるでしょうが、一般的には、エンジンから何かを噴射して、その反動で飛んでいます。そして飛んでいる場所は真空の宇宙です。ここではブレーキになるようなモノはありません。一度加速すると、いつまでもそのスピードで飛ぶのです。ということは、止まるためには、それまでに行なった加速を打ち消すために、反対方向に同じだけ加速しなくてはいけません。カンダムにかぎらず、この事実を理解していないアニメーションや特撮ものが多いようです。（ＳＴＡＲ　ＴＲＥＡＫ※4のように、巡航速度※5が光速を越えるような、現在の物理学が通じない世界はこの際除きますが）

　戦場へ向かって何１０秒もメインバーニアで加速を続けて来たモビルスーツ※6が、ほんの０．５秒のバーニア（進路変更バーニアと呼ばれる）の噴射で停止してしまうなど「ありえない」ことなのです。そもそも「進路変更バーニア」という考え方自体が間違っています。「姿勢制御」バーニアは存在しても「進路変更」はありえないのです。「進路変更バーニア」を実現するためにはメインバーニアと同じ推力が必要になるためです。（同じエンジンを２つも３つも積むなど、無駄ですね）

　昔の話ですがロケットが月まで行けるかどうかを論ずる時に（もちろん論じていたのはアポロ１１号が月に行く１０年以上前でしょう）、月に行けないとする者の論拠は

　しかし、その人は重大な見落しをしていました。イギリスへ行くジェット機はずっとエンジンの噴射を続けなくてはならないのですが、月へ行くロケットはその行程のほとんどの時間エンジンは止まっているのです。宇宙空間では速度に影響するのは重力ぐらいのものだからです。エンジンが止まっていても慣性で勝手に飛んで行くからそんなに燃料はいらないのです。（そのかわり燃料が無いと減速ができないから止まれない。）これを物理では「慣性の法則」といいます。

　さて、進行方向を変えるために飛行機はバンク（メモリのブロックのことではない。機体を傾けること）し方向舵を操作して「旋回」しますが、宇宙を飛ぶ艦艇や航空機はどうやって「旋回」するのでしょうか。空気が無いので舵は効きません。従ってこれもメインエンジンによる「加速」で行なうことになります。高校で物理を学習した人なら知っていると思いますが、「等速円運動」は「等速度」の運動ではありません。「等加速度」の運動です。方向が変わるということは加速なのですから。

　９０゜旋回を考えてみましょう。ここでは左に９０゜曲がるものとします。
　９０゜曲がるということは、前方の速度が０になり、左方向の速度が曲がる前の前方への速度と同じになるということです。簡単にいえば、いったん停止し、左を向いて加速するということになります。
そう考えると、モビルスーツのように進行方向を向きながらの旋回は「ありえない」ことになります。

　速度についてはどうでしょうか。確かに宇宙船にも最大速度というものは存在します。しかし、これは（不正確ですが簡単にいえば）燃料の半分を消費するまで加速を続けたときのスピードで、実用的な最大速度とは言えません（専門的には「質量比」というロケットの特性値で決まります）。だいたい宇宙戦艦が止まるのに何時間もかかるほどの速度で飛んでいたら戦闘などやってられません。どーやって敵艦を捕捉するのさね。

　さて、そろそろ前回の解答ですが、さっきから、止まるのにも曲がるのにも加速が必要だと示して来ました。つまり、トロいということは加速能力が低い飛行物体のことを差すのです。よって、
　「艦載機は、艦艇より加速度が大きい飛行物体である。」
となります。

今回の提言：
「止まったり曲がったりするためには、加速が必要」

なんかガンダムを題材にして「ありえない」を連発していますが、別に私はガンダムやその制作者を非難するつもりはありません。どれでも良かったのですが、単に有名なので読んだ人が理解しやすいと思っただけです。

さて、艦載機が出てきたので、次回はこの「艦載機」というモノについて考えてみましょう。

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補足（2003-02-15）
　最近放映しているガンダムSEEDでは、ちゃんと１８０度回ってメインエンジンの推力を使って減速している。
　アニメの描写も進歩しているようですね。

↓ガンダムの画像。いくら権利にうるさいサンライズ（画像利用は一切禁止）でも、通販なら何も文句は言いません。