ROCKET SCIENCE / 噴射で飛ぶ
ロケットはなぜ飛べる？
空気を押しているわけではない。噴射・燃料・機体の重さを変えて、離陸と速さの違いを体験しよう。
30秒でわかる答え
ロケットは燃料と酸化剤を機体に積み、燃焼ガスなどを後ろへ速く噴き出します。ガスに運動量を与える反作用によって機体が押されるため、空気のない宇宙でも進めます。
- ロケットの推進
- 噴射の反作用周囲の空気を押す必要はない
- 離陸の条件
- 推力 ＞ 重力上向きに離陸するための基本条件（単純化）
- 燃料と酸化剤
- 両方を搭載化学ロケットの場合
- 速度変化の目安
- Δv（デルタブイ）現実の到達速度とは別の指標
ILLUSTRATED JOURNEY
4枚の絵で、しくみをつかむ
絵を順に追い、何が原因で何が起きるかを確かめましょう。図は原理を表す模式図です。
ガスを後ろへ飛ばすと、機体は前へ
燃料と酸化剤を反応させた高温のガスを、ノズルから勢いよく噴き出します。ガスを押し出した反作用で機体が受ける力が推力です。
「空気をける」仕組みではありません。
推力が重さに勝つと離陸
地上のロケットは重力に引かれます。最初の推力が重さより大きければ、上向きに加速し始めます。
空気抵抗も進行を妨げます。
燃料を使うと軽くなる
燃焼が進むと推進剤が減り、機体が軽くなります。同じ推力でも加速度は変わります。
「燃料」だけでなく酸化剤などの推進剤の質量も減ります。
使い終わった段を切り離す
エンジンや空のタンクを切り離せば、残った機体が余計な質量を運ばずに済みます。
現実の軌道投入には横方向の加速も必要です。
TOUCH AND DISCOVER
推力・重さ・燃料で、離陸を試す
3本のスライダーでロケットの条件を変えます。初期の推力重量比・理想Δv・単純化した鉛直上昇の速度を比べてみましょう。
グラフは初期状態の力を相対比較。棒の高さは自動調整されます。炎の大きさは推力の目安（模式）です。
推力が初期の重さを超えると離陸できます。燃焼中に質量も変化します。
LEARN AT YOUR LEVEL
宇宙のふしぎを、もう少し。
入門から少し専門的な話題まで。4つの段階で、知っておきたいポイントを短く紹介します。
空気がなくても、どうして飛ぶの？
ガスが後ろへ噴き出すことと、機体が前へ進むこと。この2つは同時に起きます。
- 風や空気を押して飛ぶのではなく、噴き出すものを後ろへ加速する反作用で進む。
- 化学ロケットは燃料と、それを燃やす酸化剤を自分で持っていく。
推力と重さをくらべる
地上では推力が重力による重さを上回らないと離陸できません。
- 推力はニュートン（N）、機体の質量はキログラム（kg）で測る。
- 燃えて軽くなると、同じ推力でも加速度は大きくなる。
- 空気抵抗があれば、さらに加速は小さくなる。
燃料の割合と段分離
推進剤の割合を増やすほど理想Δvは大きくなりますが、構造や積荷も必要です。
- 同じ排気性能でも、初期質量／燃焼後質量の比が大きいほど理想Δvが増える。
- 使い終わったタンク・エンジンを分離すると、次の段が運ぶ質量を減らせる。
- 実際は垂直に上がるだけでなく横向きの速度を得て軌道へ向かう。
専門理想ロケット方程式と損失
燃焼前後の質量比の自然対数で理想的な速度増分を求めます。
Δv_ideal = Isp × g0 × ln(m0 / mf) ; F = ṁ × Ve + (pe − pa) × Ae
- Ispは比推力（秒）、g0=9.80665 m/s²は標準重力加速度。
- 重力損失・空気抵抗損失・操舵損失などを差し引いて実飛行を考える。
- 実際の推力は排気の運動量流束と出口圧力差にも依存する。
ラボの簡易鉛直速度推算 Δv_ideal − g0 × 燃焼時間 は、上昇できるケースに限った定重力・無抗力近似。
1 QUESTION CHECK
図のあとに、1問だけ
宇宙の真空中でもロケットが進める理由は？
答えを1つ選んでください。
COMMON QUESTIONS
よくある誤解
宇宙には酸素がないのに燃える？
推力が大きければ必ず宇宙に行ける？
Δvが3 km/sなら実際に3 km/sで飛べる？
科学的な前提と出典
図は模式図です。ラボの推力・質量・燃焼時間は架空の条件で、実在のロケットの性能値ではありません。Δvは理想ロケット方程式から算出し、地表の重力を一定とした単純な鉛直上昇速度とは区別しています。実際の打ち上げでは、高度によって重力や空気抵抗が変わり、操舵や段分離なども影響します。
資料確認日：2026-10-16