プロペラントとロケット

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プロペラントとロケットの違い

プロペラント vs. ロケット

プロペラント(propellant、以下、もっぱら「推進剤」と呼ぶ）は、現在一般にはロケットなどの「推進剤」のことを指す語である。 もともとの語義としては、具体的に推進剤を指すものというよりも、抽象的に「押すもの、推進する（propulsion）・させるもの」を指す語である。現在はそこから発展して推進剤そのものを指すことが多い。スプレーなどの（吹き出す主材ではなく、主材を押し出すものとしての）噴射剤、高圧ガスのことを指すこともあるのは、その圧力によって「対象を、押出し吹付けるもの」だからであって、propellantという語に「噴射するもの」の意味は無い（飛行機部品「プロペラ」や、その他ヴィークル類の「プロペラシャフト」といった語の意味を考えれば普通に類推できると思うが）。 ロケットの場合、厳密には「推進剤」とは、運動量をロケット本体と分かち合うための物体・物質である（運動量保存則により、ロケット本体の運動量増加は、吹き出した推進剤にロケットが与えた運動量と、（ロスを無視すれば）等しい。このことからツィオルコフスキーの公式が導かれる）。つまり、例えばペットボトルロケットにおける水などは、純粋に「推進剤」であると言える。 一方、現在のところ主力である化学ロケットでは、もっぱら燃料を反応させた「燃えカス」である排気の廃棄を、推進剤の噴射として利用する、という形態になっている。すなわち、何らかの燃料の「排ガス」が厳密には推進剤であるわけだが、もっぱら燃料そのものを指して推進剤と呼んでいることが多い。また、燃料を、酸化剤と酸化される側に分けて、特に酸化される側のみを「燃料」とすることがあるが、その場合には、「推進剤」という語を酸化剤と燃料の総称として使っている場合もある。 その他、ガンパウダーなどの銃弾や砲弾の推進剤といった、弾頭を飛翔させる推進剤などを指して使うこともある。. ット（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。 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（打ち上げ機）全体をロケットということも多い。 また、ロケットの先端部に核弾頭や爆発物などの軍事用のペイロードを搭載して標的や目的地に着弾させる場合にはミサイルとして区別され、弾道飛行をして目的地に着弾させるものを特に弾道ミサイルとして区別している。なお、北朝鮮による人工衛星の打ち上げは国際社会から事実上の弾道ミサイル発射実験と見なされており国際連合安全保障理事会決議1718と1874と2087でも禁止されているため、特に日本国内においては人工衛星打ち上げであってもロケットではなくミサイルと報道されている。 なお、推力を得るために射出される質量（推進剤、プロペラント）が何か、それらを動かすエネルギーは何から得るかにより、ロケットは様々な方式に分類されるが、ここでは最も一般的に使われている化学ロケット（化学燃料ロケット）を中心に述べる。 ロケットの語源は、1379年にイタリアの芸術家兼技術者であるムラトーリが西欧で初めて火薬推進式のロケットを作り、それを形状にちなんで『ロッケッタ』と名づけたことによる。.

ペットボトルロケット

ペットボトルロケット（英語：water rocket）は、炭酸飲料などの入っていたペットボトルに、水と圧縮空気を入れて、一気に弁を開放させることにより、噴出する水と空気の反作用によって飛行するロケットの模型である。水ロケットあるいはウォーターロケットともいう。 このロケット模型は、火薬などの法規制が厳しい日本において、手軽にモデルロケットの実験が行えることが最大の特徴である。他のロケット推進エンジンとは異なり、圧縮空気の圧力で水を噴射して飛ぶ、このわずか200g程度のロケットは、作用・反作用の力学的な学習を行う上で、安全かつ非常に面白い教材として好まれている。 また、火薬を使わず火災の心配がないこと、環境汚染の心配がないことなどから、山岳地帯の電線敷設の際に、尾根から尾根への架線作業に利用されている。架線作業は中部電力が「ウォーターロケット延線工法」と呼んで最初に使ったと言われており、400m近く飛ぶペットボトル2本を連結し、容量を増加した大型のペットボトルロケットも使っている。 初期の頃は、圧縮空気の圧力に耐え得る弁の製作がやや難しかったものの、近年では、市販の耐圧弁や発射装置が発売され、小学校低学年でも製作・打ち上げを行うことができる。勿論、高速で飛行するため、きちんと工作しないと、空気抵抗の関係でまっすぐ飛ばないこともあり、また入れる水の量と圧縮空気を入れるためにポンプを押す回数、風の向きを把握して、追い風・向かい風に沿って飛ばす技能的な面もあるため、競技としての打ち上げも、日本各地で開催されている。.

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ロケットエンジンの推進剤

ットエンジンの推進剤（ロケットエンジンのすいしんざい）の記事では、ロケットエンジンないしロケットによる打上げのシステムにおける推進剤（プロペラント）に関する事項について述べる。.

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ツィオルコフスキーの公式

ツィオルコフスキーの公式（ツィオルコフスキーのこうしき）は、1897年にコンスタンチン・ツィオルコフスキーによって示されたロケット推進に関する公式である。「全てのロケットはこの式に従う」という説明を見掛けることもあるが、重力の影響（いわゆる「重力損失」）や空気による抗力（空気抵抗）といったものは含んでいないので、たとえば、実際の打ち上げでは特に重要な第1段のエンジンをこの公式だけで評価するのは誤りである。 ロケットの初期の質量を 、時間 経過後の質量を 、質量変化は推進剤として速度 で噴射されたものとすると、時間 経過後のロケットの速度変化分 は次の式で表される（ は自然対数）。.

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燃料

木は最も古くから利用されてきた燃料の1つである 燃料（ねんりょう）とは、化学反応・原子核反応を外部から起こすことなどによってエネルギーを発生させるもののことである。古くは火をおこすために用いられ、次第にその利用の幅を広げ、現在では火をおこさない燃料もある。.

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運動量保存の法則

運動量保存の法則（うんどうりょうほぞんのほうそく）とは、ある系に外部からの力が加わらないかぎり、その系の運動量の総和は不変であるという物理法則。運動量保存則ともいう。最初、デカルトが『哲学原理』の中で、質量と速さの積の総和を神から与えられた不変量として記述したが、ベクトルを用いて現在の形の運動量とその保存則を導いたのはホイヘンスである。 外部からの力が働かない問題の例としては、物体の衝突問題がある。二体の衝突問題は、エネルギー保存の法則と運動量保存の法則を考えることで解くことができる。完全弾性衝突のときのみ物体の運動エネルギーは保存される。.

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酸化剤

酸化剤のハザードシンボル 酸化とは、ある物質が酸と化合する、水素を放出するなどの化学反応である。酸化剤（さんかざい、Oxidizing agent、oxidant、oxidizer、oxidiser）は、酸化過程における酸の供給源になる物質である。主な酸化剤は酸素であり、一般的な酸化剤は酸素を含む。 酸化反応に伴い熱やエネルギーが発生し、燃焼や爆発は、急激な酸化現象である。酸化剤は燃料や爆薬が燃焼する際に加えられて、酸素を供給する役割を果たす。一般に用いられる酸化剤としては空気，酸素，オゾン，硝酸，ハロゲン (塩素，臭素，ヨウ素) などがある。.

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