ロケットと姿勢制御

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ロケットと姿勢制御の違い

ロケット vs. 姿勢制御

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。. 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。.

一液式ロケット

ェット・パックは、過酸化水素の一液式ロケットを使って飛行する。 一液式ロケットまたはモノプロペラントロケット（英: Monopropellant rocket）とは、単一の化学物質を燃料に使用するロケットである。一液式ロケットは化学反応に依存し、反応によって推力を生み出す。推進剤を構成する化学物質の分子の化学結合が解き放たれることにより結合エネルギーに相当するエネルギーが解放され、高温のガスが噴出する事によりその反動で推進する。その特性上推進剤を構成する化学物質は化学的に不安定な物が多く、熱や光、金属等によって容易に分解し、その分解反応は連鎖的に波及する。 通常、燃料は触媒としてスポンジ状の銀や白金を内蔵した反応槽に入れられる。よく使われる燃料としてはヒドラジン（N2H4）がある。最も一般的な触媒としては、粒状のアルミナをイリジウム(一例としてS-405やKC 12 GA)でコーティングしたもの（例えば、Shell-405）がある。ヒドラジンを用いるエンジンには点火装置は不要である。Shell-405 は自発的触媒であり、ヒドラジンは接触しただけで分解し始める。反応は高熱を発し、1000℃のガス（窒素と水素とアンモニアの混合物）を発生する。他の一液式推進剤としては濃度を90%以上にした過酸化水素があり、高温または触媒によって連鎖的に分解する。 亜酸化窒素と炭化水素を混合した常温で貯蔵可能な推進剤もある。ヒドラジン系推進剤とは異なり、腐食性が無く、毒性が低い。 一液式ロケットの多くは、エチレンプロピレンゴムで内張りされたチタンまたはアルミニウム製の球状の燃料タンクが付属する。燃料タンクはヘリウムで加圧されており、燃料は反応槽に押し出される。燃焼室(反応槽)と燃料タンクの間にはポペット弁があり、燃焼室内で分解される。一般に人工衛星には複数の一液式ロケットがあり、それぞれにポペット弁がある。 人工衛星や宇宙探査機の姿勢制御ロケットエンジン(スラスタ)は非常に小さく（直径3センチ以下）、4方向を向いた噴射口をまとめたクラスターとして実装されることが多い。 制御コンピュータ、及び有人宇宙船の場合は操縦席のスイッチ等から、制御装置に指示が送られると、制御装置がソレノイドの電流を制御して、ポペット弁が開きロケット噴射が行われる。一般に噴射は短い（数ミリ秒）。もし空気中で作動した場合金属製の容器に小石をぶつけた様な音がする。長時間の作動では甲高い噴出音がする。 一液式ロケットは他の推進技術に比較して、効率的とは言えないが、単純で信頼性が高いという利点がある。惑星探査機等、高い推力が必要な場合や、高い比推力が必要な場合は、他の推進技術を使う。 DARPAでALASAという一液式ロケットを使用した空中発射式打ち上げシステムが開発中だったが、推進剤の燃焼に問題があり、中止された。.

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ノズル

ノズル（Nozzle）とは、気体や液体のような流体の流れる方向を定めるために使用されるパイプ状の機械部品のこと。ノズルは流れる物質の流量、流速、方向、圧力と言った流体の持つ特性をコントロールするために幅広く使用される。.

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スラスター

ラスター (thruster) は、スラスト（推す、thrust）に由来する言葉で、広義には推進システムの総称。.

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国際宇宙ステーション

CGによる完成予想図。 国際宇宙ステーション（こくさいうちゅうステーション、International Space Station、略称：ISS、Station spatiale internationale、略称：SSI、Междунаро́дная косми́ческая ста́нция、略称：МКС）は、アメリカ合衆国、ロシア、日本、カナダ及び欧州宇宙機関 (ESA) が協力して運用している宇宙ステーションである。地球及び宇宙の観測、宇宙環境を利用した様々な研究や実験を行うための巨大な有人施設である。地上から約400km上空の熱圏を秒速約7.7km（時速約27,700km）で地球の赤道に対して51.6度の角度で飛行し、地球を約90分で1周、1日で約16周する。なお、施設内の時刻は、協定世界時に合わせている。 1999年から軌道上での組立が開始され、2011年7月に完成した。当初の運用期間は2016年までの予定であったが、アメリカ、ロシア、カナダ、日本は少なくとも2024年までは運用を継続する方針を発表もしくは決定している。運用終了までに要する費用は1540億USドルと見積もられている（詳細は費用を参照）。.

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