小学生でもわかる！「ロケットのしくみ」

はじめに

青あおく澄すみわたる空そらに向むかって、まっすぐにそびえ立たつ真まっ白しろな巨大きょだいな塔とう。 発射場はっしゃじょうに響ひびきわたるカウントダウンの音声おんせい。 「3、2、1……点火てんか！」

次つぎの瞬間しゅんかん、地面じめんを揺ゆらすほどの地響じひびきとごう音おんがとどろき、ロケットのおしりからまぶしいオレンジ色いろの炎ほのおと真まっ白しろな煙けむりが一気いっきに噴ふき出だします。巨大きょだいな機体きたいはゆっくりと、しかし確実かくじつに浮うき上あがり、やがて猛烈もうれつなスピードで大空おおぞらの彼方かなたへと吸すい込こまれていきます。

テレビのニュースや動画どうがでロケットの打うち上あげシーンを見みて、胸むねがドキドキしたことがある人ひとも多おおいのではないでしょうか。

あのロケット、実じつは高たかさがビル20階分かいぶん（50〜60メートル以上いじょう！）もあり、重おもさはなんとジャンボジェット機き何機分なんきぶんにもなる数百すうひゃくトンもあります。あんなに重おもくて巨大きょだいな金属きんぞくのかたまりが、地球ちきゅうの重力じゅうりょくに逆さからって宇宙うちゅうまで飛とび出だしていけるなんて、とても不思議ふしぎですよね。

空そらを飛とぶ乗のり物ものといえば「飛行機ひこうき」もありますが、なぜ飛行機ひこうきでは宇宙うちゅうへ行いけないのでしょうか？ もしジャンボジェット機きに乗のって「このまま宇宙うちゅうまで行いっちゃおう！」と上うえへ上うえへ飛とび続つづけたらどうなると思おもいますか？実じつは途中とちゅうで空気くうきが薄うすくなってエンジンが止とまり、宇宙うちゅうに届とどく前まえに真まっ逆さかさまに落おちてきてしまうのです！

では、空気くうきのない宇宙空間うちゅうくうかんをロケットはどうやって飛とんでいるのでしょうか？

今回こんかいは、ロケットが宇宙うちゅうへ飛とび立たてる科学かがくのひみつを、身近みぢかな実験じっけんや分わかりやすいたとえ話ばなしを通とおして、一緒いっしょに楽たのしく解とき明あかしていきましょう！

なぜ宇宙うちゅうへ行いけるの？ロケットが飛とぶ「風船ふうせんの力ちから」

まず、私わたしたちがよく知しっている「飛行機ひこうき」と「ロケット」の飛とび方かたの違ちがいについて考かんがえてみましょう。

飛行機ひこうきは、機体きたいの横よこについている大おおきな「翼つばさ」を使つかって飛とんでいます。前まえに進すすむことで翼つばさの上下じょうげに空気くうきの流ながれが生うまれ、機体きたいをふわっと空中くうちゅうに浮うかび上あがらせる力ちから（揚力ようりょく）が発生はっせいします。つまり、飛行機ひこうきが飛とぶためには絶対ぜったいに「空気くうき」が必要ひつようなのです。

しかし、地上ちじょうから100キロメートル以上いじょう離はなれた宇宙空間うちゅうくうかんには、「空気くうきがまったくありません」。空気くうきがなければ翼つばさで浮うかぶこともできないため、どんなにエンジンのパワーを上あげても、飛行機ひこうきは宇宙うちゅうへ行いくことができないのです。

風船ふうせんの口くちをパッと離はなすとどうなる？

空気くうきがまったくない宇宙うちゅうで、ロケットはどうやって前まえに進すすんでいるのでしょうか？ その答こたえを教おしえてくれるのが、「空気くうきを入いれたゴム風船ふうせん」です。

ゴム風船ふうせんをパンパンにふくらませて、口くちを結むすばずに指ゆびをパッと離はなしてみてください。 すると、「ピューッ！」と激はげしい音おとを立たてて、中なかの空気くうきが後うしろから勢いきおいよく噴ふき出だしますよね。そして風船本体ふうせんほんたいは、空気くうきが吹ふき出でた向むきとは「反対はんたいの方向ほうこう」へビュンビュン勢いきおいよく飛とんでいくはずです。

ロケットが宇宙うちゅうへ飛とぶ原理げんりも、これとまったく同おなじです！ ロケットはおしりのエンジンから、ガス（気体きたい）をものすごいスピードで後うしろへ吹ふき飛とばしています。すると、その反対方向はんたいほうこうに向むかってロケット本体ほんたいがぐんぐんと力強ちからづよく押おし出だされるのです。

プールの壁かべをキックするのと同おなじ「作用さよう・反作用はんさよう」

理科りかでは、この力ちからを「作用さよう・反作用はんさようの法則ほうそく」と呼よびます。 難むずかしい名前なまえに聞きこえますが、プールで泳およぐときのことを思おもい浮うかべるとすぐに分わかります。

プールの端はしっこで、壁かべに足あしをつけて力ちからいっぱいグッと蹴けると、体からだが一気いっきにスーッと前まえに進すすみますよね。 自分じぶんが壁かべを後うしろへ押おした（作用さよう）のと同おなじ強つよさの力ちからで、壁かべが自分じぶんの体からだを前まえへ押おし返かえしてくれた（反作用はんさよう）のです。

ロケットも同おなじように、大量たいりょうのガスを後うしろへ力ちからいっぱい蹴けっ飛とばすことで、自分自身じぶんじしんを宇宙うちゅうへ押おし上あげています。周まわりに空気くうきがなくても、後うしろへ何なにかを勢いきおいよく投なげ出だしさえすれば進すすむことができるのです。

酸素さんそのない宇宙うちゅうを飛とべる秘密ひみつ！「燃料ねんりょう」と「酸化剤さんかざい」

ロケットがガスを噴ふき出だす力ちからで飛とぶことは分わかりました。 でも、ここで新あらたな疑問ぎもんが浮うかんできます。

「ガスを噴ふき出だすための炎ほのおは、どうやって燃もやしているの？」

小学校しょうがっこうの理科りかの授業じゅぎょうで習ならう「物ものが燃もえる3つの条件じょうけん」を思おもい出だしてみましょう。

1. 燃もえるもの（燃料ねんりょう）
2. 熱ねつ（高たかい温度おんど）
3. 酸素さんそ

この3つがそろわないと、火ひは絶対ぜったいに燃もえません。 バーベキューで木炭もくたんを燃もやすとき、うちわでパタパタとあおいで風かぜを送おくると、炎ほのおがボッと勢いきおいよく燃もえ上あがりますよね。空気くうきの中なかにある「酸素さんそ」をたくさん届とどけているからです。 自動車じどうしゃや飛行機ひこうきのエンジンも、周まわりの空気くうきから酸素さんそを吸すい込こんでガソリンを燃もやしています。

ところが、宇宙うちゅうには空気くうきがありません。つまり、「酸素さんそがゼロ」の世界せかいです！ それなのに、なぜロケットのエンジンは宇宙うちゅうでも消きえることなく、激はげしい炎ほのおを噴ふき出だし続つづけられるのでしょうか？

秘密ひみつは「酸素さんそもぜんぶ自分じぶんで持もっていく」こと！

その答こたえは、とてもシンプルで豪快ごうかいな工夫くふうにありました。 なんとロケットは、「燃もやすための酸素さんそも自分じぶんでタンクに詰つめて宇宙うちゅうへ持もっていく」のです！

ロケットの胴体どうたいの中なかには、燃もやすための「燃料ねんりょう（液体水素えきたいすいそや特別とくべつな油あぶらなど）」が入はいったタンクのほかに、「酸化剤さんかざい（気体きたいの酸素さんそをマイナス183度どまで冷ひやして液体えきたいにした液体酸素えきたいさんそ）」のタンクがぎっしり積つまれています。

海うみの中なかを泳およぐダイバーさんが、水中すいちゅうで息いきをするために背中せなかに空気くうきボンベを背負せおって潜もぐるのと同おなじです。 「周まわりに酸素さんそがないなら、自分じぶんで背負せおって持もっていけばいい！」というわけですね。

ロケットのエンジンの中なかでは、この燃料ねんりょうと酸化剤さんかざいが出合であい、ものすごい勢いきおいで混まざり合あって燃焼ねんしょうします。だから、空気くうきのない真まっ暗くらな宇宙空間うちゅうくうかんでも、太陽たいようのように激はげしい炎ほのおを噴ふき出だし続つづけることができるのです。

スピードアップの秘密ひみつ！「ロケットの切きり離はなし」

ロケットが宇宙うちゅうへ行いくためには、もうひとつ絶対ぜったいに越こえなければならない大おおきな壁かべがあります。 それが、地球ちきゅうの「重力じゅうりょく」です。

地球ちきゅうはとても強つよい力ちからで、地上ちじょうのすべてのものを地面じめんに向むかって引ひっ張ぱっています。私わたしたちがジャンプしてもすぐに地面じめんに着地ちゃくちしてしまうのは、この重力じゅうりょくがあるからです。

この重力じゅうりょくを振ふり切きって宇宙うちゅうへ飛とび出だし、地球ちきゅうの周まわりを落おちずに回まわり続つづけるためには、信しんじられないほどの猛もうスピードを出ださなければなりません。 そのスピードは、なんと「秒速びょうそく約やく7.9キロメートル（時速じそく約やく2万まん8000キロメートル！）」！

これは「第だい1宇宙速度うちゅうそくど」と呼よばれるスピードで、新幹線しんかんせんの約やく100倍ばい、音おとの速はやさの23倍ばい（マッハ23）という想像そうぞうを絶ぜっする超ちょうスピードです。東京とうきょうから大阪おおさかまで、たったの1分ぷんほどで着ついてしまう速はやさです。

ロケットの体重たいじゅうの90％は燃料ねんりょう！

これほどの猛もうスピードを出だすためには、とてつもないパワーと大量たいりょうの燃料ねんりょうが必要ひつようです。 なんと、発射台はっしゃだいに立たっているときのロケット全体ぜんたいの重おもさのうち、約やく90％が燃料ねんりょうと酸素さんその重おもさなのです！ もし体重たいじゅう30キロの君きみがロケットだとしたら、荷物にもつと水筒すいとうだけで27キロ！君きみの体本体からだほんたいはたった3キロしかないようなものです。 ロケット本体ほんたいの金属きんぞくの重おもさやエンジン、てっぺんに載のせている人工衛星じんこうえいせいの重おもさは、全部ぜんぶ合あわせても全体ぜんたいのたった10％しかありません。

ここで、ひとつの大おおきな問題もんだいが生うまれます。 「燃料ねんりょうをたくさん積つめば積つむほど、ロケット全体ぜんたいが重おもくなってスピードが出でにくくなる」ということです。 重おもい荷物にもつをパンパンに背負せおったままでは、速はやく走はしることはできませんよね。

走はしる途中とちゅうでリュックを捨すてる「多段ただんロケット」

そこで考かんがえ出だされた素晴すばらしい知恵ちえが、「ロケットの切きり離はなし（多段式ただんしき）」です。

たとえば、遠とおくへ走はしるマラソン大会たいかいを想像そうぞうしてみてください。 重おもい荷物にもつを背負せおって走はしり出だし、途中とちゅうで中身なかみを飲のんで空からっぽになった水筒すいとうやリュックを「ポイッ」と捨すてていけば、体からだがどんどん軽かるくなって、後半こうはんになればなるほどスピードを上あげることができますよね。

ロケットもまったく同おなじことをしています！ ロケットは何段なんだんかに分わかれて作つくられていて、燃料ねんりょうを使つかいきった下半身かはんしんの巨大きょだいなタンクを、途中とちゅうで次々つぎつぎと切きり離はなして捨すてていきます。身軽みがるになったところで次つぎのエンジンに点火てんかし、さらに加速かそくしていくのです。

日本にほんの誇ほこる新あたらしいロケット「H3」と未来みらいの宇宙旅行うちゅうりょこう

ここまでロケットの仕組しくみを見みてきましたが、実じつは日本にほんは、世界せかいでもトップクラスの優すぐれたロケット技術ぎじゅつを持もっている国くになんです！

その代表だいひょうが、2024年ねんに打うち上あげに成功せいこうした日本にほんの新あたらしい大型主力おおがたしゅりょくロケット、「H3（エイチスリー）ロケット」です。

ロケットは宇宙うちゅうへ届とどける「頼たのもしい宅配便たくはいびん」！

ロケットの大切たいせつなお仕事しごとは、ただ空高そらたかく宇宙うちゅうへ飛とんでいくだけではありません。 宇宙空間うちゅうくうかんにさまざまな荷物にもつを運はこぶ「宇宙うちゅうの大型おおがたトラック（宅配便たくはいびん）」の役割やくわりを果はたしています。

たとえば、私わたしたちが毎日まいにちテレビやスマートフォンで見みている天気予報てんきよほうのための「気象衛星きしょうえいせいひまわり」や、地図ちずアプリで現在地げんざいちを教おしえてくれる「GPS衛星えいせい」、地球ちきゅうの環境かんきょうを調しらべる人工衛星じんこうえいせいなどを宇宙うちゅうへ届とどけています。 さらに、宇宙飛行士うちゅうひこうしたちが暮くらす「国際宇宙こくさいうちゅうステーション（ISS）」へ、ごはんや水みず、実験じっけんの道具どうぐを届とどけるのもロケットの重要じゅうようなお仕事しごとです。

日本にほんのH3ロケットは、これまでのロケットよりも重おもい荷物にもつを宇宙うちゅうへ運はこべるパワーを持もちながら、自動車じどうしゃの部品ぶひんなどをうまく使つかって、打うち上あげ費用ひようを半分はんぶん近ちかくまで安やすくすることに挑戦ちょうせんしています。費用ひようが安やすくなれば、世界中せかいじゅうから「日本にほんのロケットに荷物にもつを運はこんでほしい！」とたくさんの依頼いらいが集あつまるようになります。

宇宙旅行うちゅうりょこうが当あたり前まえになる未来みらいへ！

ロケットの技術ぎじゅつは、これからもどんどん進化しんかしていきます。

いま世界中せかいじゅうでは、再ふたたび人間にんげんを月つきへ送おくり込こむ「アルテミス計画けいかく」という大おおきなプロジェクトが進すすんでいます。近ちかい将来しょうらい、日本人にほんじん宇宙飛行士うちゅうひこうしが月面げつめんに降おり立たち、月つきの上うえを歩あるく日ひがやってきます。

さらに、使つかい終おわったロケットを海うみへ捨すてずに、地上ちじょうへ垂直すいちょくに着陸ちゃくりくさせて回収かいしゅうし、何度なんどもキレイにして使つかい直なおす「再使用型さいしようがたロケット」の開発かいはつも急速きゅうそくに進すすんでいます。 ロケットを何度なんども繰くり返かえし使つかえるようになれば、打うち上あげ費用ひようがぐっと下さがり、飛行機ひこうきに乗のって海外かいがいへ行いくのと同おなじように、誰だれもが宇宙うちゅうホテルへ遊あそびに行いける時代じだいが本当ほんとうにやってくるかもしれません！

まとめ：ロケットのしくみ 3つのポイント

ビルほど巨大きょだいで重おもいロケットが宇宙うちゅうへ飛とび出だしていけるのは、風船ふうせんと同おなじ「作用さよう・反作用はんさよう」の力ちからや、酸素さんそを自分じぶんで背負せおって持もっていく工夫くふう、そして重おもいタンクを切きり離はなして身軽みがるになる知恵ちえがぎっしり詰つまっているからでした。

もしテレビでロケットの打うち上あげを見みたり、夜空よぞらを見上みあげたりすることがあったら、遠とおい宇宙うちゅうで地球ちきゅうを見守みまもっている人工衛星じんこうえいせいや、それを届とどけたロケットの科学かがくの工夫くふうをぜひ思おもい出だしてみてください。

いまこの記事きじを読よんでいる君きみが大人おとなになるころには、ロケットに乗のって月つきや宇宙うちゅうステーションへ出でかけることが、当あたり前まえになっているかもしれませんよ！