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！

はると

俺おれ、テレビでロケットの発射はっしゃを見みたとき、ものすごい地響じひびきで鳥肌とりはだが立たったよ！あんなに重おもいのに、どうして宇宙うちゅうまで飛とんでいけるんだ？

ひまり

ふふ、本当ほんとうに大迫力だいはくりょくよね。実じつは、学校がっこうの理科りかで習ならうことや身近みぢかな道具どうぐの仕組しくみと深ふかいつながりがあるのよ。一緒いっしょに調しらべてみましょう！

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。

はると

プールの壁かべをキックするのと同おなじか！サッカーのシュートでも、芝生しばふを強つよく踏ふみ込こむほど強つよいキックが打うてるもんな！

ひまり

その通とおりね、はると！何なにかを後うしろに強つよく押おし出だすと、同おなじ力ちからで前まえに進すすめるの。これがロケットが進すすむ基本きほんの力ちからなのよ。

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。

はると

酸素さんそがないなら自分じぶんで持もっていけばいいって、めちゃくちゃ力技ちからわざだけど頭あたまいいな！

ひまり

ふふ、ダイバーさんの酸素さんそボンベと同おなじ発想はっそうよね。ロケットの中身なかみのほとんどは、この燃料ねんりょうと酸素さんそで占しめられているのよ。

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。

はると

東京とうきょうから大阪おおさかまで1分ぷんって、速はやすぎて想像そうぞうもつかないぜ！空からっぽになったタンクを切きり離はなして軽かるくなるなんて、ゲームのパワーアップみたいだな！

ひまり

ふふ、無駄むだな重おもさをどんどん手放てばなしていくことで、あのものすごいスピードを出だせるのね。世界中せかいじゅうの科学者かがくしゃたちの知恵ちえの結晶けっしょうだわ。

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！

はると

日本にほんのH3ロケットってそんなにすごいんだな！将来しょうらい、宇宙うちゅうホテルでサッカーの無重力むじゅうりょくリフティングをやってみたいぞ！

ひまり

あはは、宇宙うちゅうでサッカーなんて楽たのしそうね！でもはると、その前まえに「今日きょうの宿題しゅくだい」っていう手てごわい重力じゅうりょくを振ふり切きるのが先さきじゃない？無重力むじゅうりょくだとどこまでもボールが飛とんでいきそうだから、パスを出だすのも大変たいへんそうだけどね。

▲ 日本にほんの大型主力おおがたしゅりょくロケット「H3」打うち上あげの瞬間しゅんかん（出典しゅってん: Wikimedia Commons）

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！

はると

風船ふうせんを飛とばす実験じっけんなら今いますぐ家いえでもできるな！俺おれ、理科りかのテスト勉強べんきょうは苦手にがてだけど、ロケットの仕組しくみならバッチリ覚おぼえたぜ！

ひまり

ふふ、実験じっけんするのはいいけれど、散ちらかした風船ふうせんはちゃんとお片付かたづけするのよ。これからの宇宙開発うちゅうかいはつがますます楽たのしみになったわね！

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はじめに

もし、東京とうきょうと大阪おおさかを行いき来きする新幹線しんかんせんが「1回かい走はしったら丸まるごと海うみに捨すてて終おわり！」だったら、びっくりしませんか？

でも、昔むかしのロケットは本当ほんとうにそれと同おなじで、一度いちど宇宙うちゅうへ飛とんだら海うみに落おちて使つかい捨すてになってしまうのが普通ふつうでした。

そこで、「飛行機ひこうきのように何度なんども宇宙うちゅうと地球ちきゅうを行いったり来きたりできる乗のり物ものを作つくろう！」という夢ゆめのような計画けいかくから生うまれたのがスペースシャトルです！

30年間ねんかんで135回かいも宇宙うちゅうへ飛とび立たち、宇宙うちゅうステーションの建設けんせつやさまざまな実験じっけんで大活躍だいかつやくした伝説でんせつのマシン。その驚おどろきの仕組しくみや宇宙うちゅうでの暮くらしをのぞいてみましょう！

はると

新幹線しんかんせんを毎回まいかい使つかい捨すてるなんて大だいもったいないよな！ロケットみたいに宇宙うちゅうへ飛とんで、飛行機ひこうきみたいに滑走路かっそうろに戻もどってくるなんてカッコよすぎる！俺おれのシュートもそれくらい遠とおくまで飛とんでいかないかな！

ひまり

はるとのシュートが宇宙うちゅうまで飛とんだら大変たいへんよ！でも、一度いちどきりで捨すてずに何度なんども再利用さいりようできる乗のり物ものを作つくったのは、本当ほんとうにすごい技術ぎじゅつだよね。

どんな形かたちをしているの？

発射台はっしゃだいに立たつスペースシャトルを見みると、実じつは「3つのパーツ」が合体がったいした高たかさ約やく56m（25mプール2個分以上こぶんいじょう！）の巨大きょだいな姿すがたをしています。

• オービター（宇宙船本体うちゅうせんほんたい）：宇宙飛行士うちゅうひこうしが乗のり込こみ、翼つばさがついた飛行機ひこうきのような形かたちをしています。宇宙うちゅうから地球ちきゅうに戻もどるときは、グライダーのように滑空かっくうして滑走路かっそうろに着陸ちゃくりくします。
• 外部燃料がいぶねんりょうタンク（オレンジのタンク）：真まん中なかにある一番いちばん大おおきなタンクです。オービターのメインエンジンを動うごかすための液体燃料えきたいねんりょう（液体水素えきたいすいそと液体酸素えきたいさんそ）がたっぷり入はいっています。
• 固体こたいロケットブースター（2本ほんの白しろいロケット）：両脇りょうわきについている白しろいロケットです。打うち上あげの最初さいしょの2分間ふんかん、すさまじい力ちからで全体ぜんたいを空高そらたかく押おし上あげる役目やくめを持もちます。

はると

真まん中なかのオレンジ色いろのタンク、めちゃくちゃ大おおきいな！まるで巨大きょだいな水筒すいとうを背負せおっているみたいだ！

ひまり

あのタンクの中なかに、宇宙うちゅうまで一気いっきに飛とび上あがるための燃料ねんりょうがぎっしり入はいっていたのね。3つのパーツが力ちからを合あわせているのがよくわかるわ。

▲ スペースシャトルを構成こうせいする3つの巨大きょだいパーツ（オービター・外部燃料がいぶねんりょうタンク・固体こたいロケットブースター）

どうやって宇宙うちゅうへ飛とび立たつの？

重おもさが2000トン（大型おおがたジャンボジェット機き約やく5機分きぶん！）もある巨体きょたいを宇宙うちゅうへ打うち上あげる瞬間しゅんかんは、まさに大迫力だいはくりょくです。

発射台はっしゃだいから宇宙うちゅうへ到達とうたつするまでの劇的げきてきな流ながれを見みてみましょう！

打うち上あげの音おとは「雷かみなりが100回かい同時どうじに鳴なったような轟音ごうおん」と言いわれ、発射台はっしゃだいのまわりには音おとの衝撃しょうげきを和やわらげるために約やく340トン（小学校しょうがっこうのプール1杯分以上はいぶんいじょう！）もの水みずが一気いっきに流ながされます。

はると

たった8分ふんで新幹線しんかんせんの100倍ばいのスピードになるなんて凄すごすぎる！雷かみなり100回分かいぶんの音おとって、耳みみが吹ふっ飛とんじゃいそうだな！

ひまり

だから発射台はっしゃだいの周まわりにプール何杯分なんはいぶんもの水みずをまいて、音おとの振動しんどうからロケットや建物たてものを守まもっていたのね。すごい工夫くふうだわ。

▲ 巨大きょだいな煙けむりと炎ほのおを上あげて宇宙うちゅうへと飛とび立たつスペースシャトル

宇宙うちゅうの中なかではどうやって暮くらすの？

無重力むじゅうりょくの宇宙空間うちゅうくうかんに到着とうちゃくすると、机つくえも鉛筆えんぴつも体からだもふわふわと浮うかび上あがります。

スペースシャトルの中なかでは、宇宙飛行士うちゅうひこうしたちが快適かいてきに過すごすためにたくさんの工夫くふうがされていました。

• ごはんはどうやって食たべるの？：ごはんやスープが空中くうちゅうに飛とび散ちると機械きかいのすき間まに入はいって故障こしょうの原因げんいんになるため、スープはストローで吸すい、おかずはスプーンにくっつく特別とくべつなレトルト食品しょくひんを食たべます。コショウなどの調味料ちょうみりょうも液体えきたいになっています。
• 寝ねるときはどうするの？：寝ねている間あいだにふわふわ漂ただよって壁かべやスイッチにぶつからないよう、壁かべに寝袋ねぶくろをしっかり固定こていして中なかに入はいって眠ねむります。
• お風呂ふろやトイレはどうするの？：水みずが丸まるい粒つぶになって飛とび散ちってしまうためシャワーは使つかえず、濡ぬれタオルで体からだを拭ふきます。トイレは掃除機そうじきのように空気くうきで吸すい込こむ特別とくべつな仕組しくみです。

無重力むじゅうりょくでは足あしや背中せなかの筋肉きんにくを使つかわなくなるため、宇宙飛行士うちゅうひこうしは毎日まいにち2時間じかんも専用せんようのマシンで筋きんトレをして健康けんこうを保たもっていました。

はると

壁かべに寝袋ねぶくろを固定こていして立たったまま寝ねるなんて忍者にんじゃみたいで面白おもしろい！でも、毎日まいにち2時間じかんも筋きんトレするのはサッカーの練習並れんしゅうなみにハードだな！

ひまり

宇宙うちゅうに行いくと重力じゅうりょくがないから筋肉きんにくや骨ほねが弱よわくなっちゃうのよね。看護師かんごしさん目線めせんで見みても、健康管理けんこうかんりは本当ほんとうに大切たいせつだと思おもうわ。

▲ 無重力むじゅうりょくの船内せんないで壁かべに寝袋ねぶくろを固定こていして眠ねむる宇宙飛行士うちゅうひこうし（NASA提供ていきょう）

どうやって地球ちきゅうへ戻もどってくるの？

宇宙うちゅうでのミッションを終おえたスペースシャトルは、普通ふつうの宇宙船うちゅうせんのように海うみにカプセルで落おちるのではなく、飛行機ひこうきのように滑走路かっそうろへ滑空かっくうして着陸ちゃくりくします。

しかし、地球ちきゅうのまわりを包つつむ空気くうきの層そう（大気圏たいきけん）へ突入とつにゅうするとき、超ちょうハイスピードで空気くうきを押おし縮ちぢめるため、機体きたいの表面ひょうめんは約やく1600℃（ドロドロに溶とけた溶岩以上ようがんいじょう！）という猛烈もうれつな熱あつさに包つつまれます。

この火ひの玉状態たまじょうたいから宇宙飛行士うちゅうひこうしを守まもったのが、機体きたいの底そこに敷しき詰つめられた約やく2万まん7000枚まいもの耐熱たいねつタイルでした。

大気圏たいきけんを抜ぬけた後あとはエンジンを使つかわず、風かぜに乗のって滑空かっそうろしながら時速約じそくやく350kmで滑走路かっそうろへスーッと見事みごとに戻もどってきます。

スペースシャトルは2011年ねんに引退いんたいしましたが、そこで生うまれた技術ぎじゅつは民間みんかんの「クルードラゴン」や新型しんがたロケット、未来みらいの月つき・火星探査かせいたんさへとしっかり受うけ継つがれています。

はると

1600℃の猛烈もうれつな熱ねつを耐熱たいねつタイルで防ふせいで、最後さいごはエンジンなしで滑走路かっそうろにピタッと着陸ちゃくりくするなんて、パイロットの腕前うでまえもマシンも神技かみわざだな！

ひまり

30年間ねんかんの挑戦ちょうせんがあったからこそ、今いまの新あたらしい宇宙船うちゅうせんや月面探査げつめんたんさの夢ゆめにつながっているのね。科学かがくのバトンタッチって素敵すてきだわ。

▲ スペースシャトルの技術ぎじゅつを受うけ継つぎISSへ向むかう新型宇宙船しんがとうちゅうせんクルードラゴン（NASA提供ていきょう）

まとめ

はると

ロケットと飛行機ひこうきのいいとこ取とりをしたスペースシャトル、知しれば知しるほどワクワクするな！よし、今日きょうの宿題しゅくだいをパパッと終おわらせて、宇宙飛行士うちゅうひこうし目指めざしてリフティングの練習れんしゅうだ！

ひまり

ふふっ、宿題しゅくだいを先さきにやる気きになっただけでもスペースシャトル効果こうかね！体力たいりょくをつけながら、宇宙うちゅうの不思議ふしぎをたくさん学まなんでいこうね！

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はじめに

実じつは今いまこの瞬間しゅんかんも、あなたの頭あたまの上うえはるか宇宙うちゅうを、新幹線しんかんせんの約やく100倍ばいという超猛ちょうもうスピードで飛とび回まわっているスーパーメカがいるのを知しっていますか？

朝あさ起おきてテレビをつけたとき、「今日きょうの午後ごごは雨あめが降ふるから傘かさを持もっていこう！」と天気予報てんきよほうをチェックしたことはありませんか？

また、家族かぞくとお出でかけするときに、お父とうさんやお母かあさんのスマートフォンで地図ちずアプリを開ひらくと、自分じぶんが今いまいる場所ばしょがピカッと青あおい丸まるで正確せいかくに表示ひょうじされますよね。

「でも、どうして雲くもの動うごきや自分じぶんがいる場所ばしょが、そんなにピタリとわかるんだろう？」と不思議ふしぎに思おお…思おもったことはないでしょうか。

実じつはその答こたえこそが、空高そらたかくの宇宙うちゅうをものすごいスピードで飛とび回まわっている「人工衛星じんこうえいせい」なんです！

月つきのように地球ちきゅうのまわりを回まわっている星ほしを「衛星えいせい」と呼よびますが、人間にんげんが科学かがくの力ちからで作つくって宇宙うちゅうへ打うち上あげた機械きかいなので「人工じんこう」衛星えいせいと呼よばれています。

普段ふだんは地上ちじょうから目めで見みることができませんが、人工衛星じんこうえいせいは宇宙うちゅうから私わたしたちのくらしを24時間じかんずっと見守みまもり、支ささえてくれている頼たのもしいスーパーヒーローです。

人工衛星じんこうえいせいはどうやって宇宙うちゅうへ行いくのでしょうか？なぜ地面じめんに落おちてこないのでしょうか？そして宇宙うちゅうでどんな仕事しごとをしているのでしょうか？

知しれば知しるほどワクワクする人工衛星じんこうえいせいのひみつを、いっしょに解とき明あかしていきましょう！

はると

今日きょうのサッカーの試合しあい、雨あめが降ふるか心配しんぱいだったけど、天気予報てんきよほうで「午後ごごは晴はれ」って見みて安心あんしんしたぜ！あれも人工衛星じんこうえいせいのおかげなのか？

ひまり

そうよ、はると。テレビの天気予報てんきよほうだけじゃなくて、スマホのマップやテレビ中継ちゅうけいも人工衛星じんこうえいせいが大活躍だいかつやくしているの。宇宙うちゅうから私わたしたちの生活せいかつを見守みまもってくれているのよ。

人工衛星じんこうえいせいってなに？どうして地球ちきゅうに落おちてこないの？

人工衛星じんこうえいせいは、地球ちきゅうのまわりをグルグルと回まわり続つづけている人工じんこうの機械きかいです。

でも、ここでひとつ大おおきな疑問ぎもんが浮うかびませんか？

地球ちきゅうには、すべてのものを地面じめんに向むかって強つよく引ひっ張ぱる「重力じゅうりょく」があります。サッカーボールを空高そらたかく蹴けり上あげても、必かならず地面じめんに落おちてきますよね。

それなのに、重おもさが何なんトンもある巨大きょだいな人工衛星じんこうえいせいが、どうして地面じめんに落おちてこないのでしょうか？

実じつは、人工衛星じんこうえいせいは「常つねに地球ちきゅうに向むかって落おち続つづけている」のです！

「えっ！？落おち続つづけているのに地面じめんにぶつからないの？」と驚おどろきますよね。その秘密ひみつは、人工衛星じんこうえいせいが前まえに進すすむ「とてつもないスピード」にあります。

公園こうえんでボールを手てからポロッと落おとすと、真下ましたの地面じめんに落おちます。前まえに向むかって強つよく投なげると、少すこし遠とおくの地面じめんに落おちますよね。

もし、世界最強せかいさいきょうの大砲たいほうを使つかって、ものすごい超猛ちょうもうスピードでボールを前まえに発射はっしゃしたらどうなるでしょうか？

地球ちきゅうは平たいらではなく、丸まるい形かたちをしています。そのため、ボールがグーンと遠とおくまで飛とんでいくと、地球ちきゅうの地面じめんも丸まるみに沿そってだんだんカーブして逃にげていきます。

ボールが地球ちきゅうの引力いんりょくで下したへ「落おちるカーブ」と、地球ちきゅうの表面ひょうめんが丸まるく曲まがっていく「カーブ」がピッタリ同おなじになるスピードで前まえに進すすむと、ボールはずーっと地面じめんに向むかって落おち続つづけているのに、いつまでたっても地面じめんにぶつかりません。

この奇跡きせきのようなスピードが、秒速びょうそく約やく8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）です！

たった1秒びょうの間あいだに8キロメートルも進すすんでしまう速はやさで、新幹線しんかんせんの約やく100倍ばい、東京とうきょうから新横浜しんよこはままでたった3秒びょうで着ついてしまうほどのスピードです。

宇宙空間うちゅうくうかんには空気くうきがほとんど存在そんざいしないため、空気くうきの抵抗ていこう（ブレーキ）がありません。そのため、一度いちどこのスピードに乗のってしまえば、エンジンを止とめても慣性かんせいの力ちからでいつまでも地球ちきゅうのまわりを回まわり続つづけることができるのです。

はると

秒速びょうそく8キロメートル！？俺おれの全力ぜんりょくシュートでも時速数十じそくすうじゅうキロなのに、新幹線しんかんせんの100倍ばいなんてケタ違ちがいだな！落おち続つづけているのにぶつからないって、頭あたまでは分わかっても不思議ふしぎですげー！

ひまり

ふふ、地球ちきゅうが丸まるいからこそ起おきる特別とくべつなバランスなのよね。空気くうきのブレーキがない宇宙うちゅうだからこそ、エネルギーを使つかわずにずーっと回まわり続つづけられるのよ。

どうやって宇宙うちゅうへ行いくの？ロケットと太陽たいようの力ちから

秒速びょうそく8キロメートルというものすごいスピードで飛とぶ人工衛星じんこうえいせいですが、自分自身じぶんじしんの力ちからだけで地面じめんから宇宙うちゅうへ飛とび立たつことはできません。

では、どうやってあの高たかい宇宙うちゅうまで行いくのでしょうか？

ロケットという「宇宙うちゅうの配達便はいたつびん」に乗のって出発しゅっぱつ！

人工衛星じんこうえいせいを宇宙うちゅうへ連つれて行いってくれるのが、巨大きょだいな「ロケット」です。

ロケットは、後うしろから猛烈もうれつな炎ほのおとガスを噴射ふんしゃして、地球ちきゅうの重力じゅうりょくと分厚ぶあつい空気くうきの壁かべを突つき破やぶる強力きょうりょくな乗のり物ものです。人工衛星じんこうえいせいは、ロケットのてっぺんにあるカバー（フェアリング）の中なかに大切たいせつに包つつまれて宇宙うちゅうへと運はこばれます。

宇宙うちゅうに到着とうちゃくして必要ひつようなスピードに達たっすると、ロケットからポーンと切きり離はなされ、人工衛星じんこうえいせいは自分じぶんの軌道きどうを進すすみ始はじめます。

宇宙うちゅうでのエネルギーは「太陽たいようの光ひかり」で自給自足じきゅうじそく！

宇宙うちゅうには電気でんきのコンセントもありませんし、乾電池かんでんちを取とり替かえに行いくこともできません。

では、人工衛星じんこうえいせいはどうやって電気でんきを手てに入いれているのでしょうか？

その秘密ひみつが、人工衛星じんこうえいせいの両側りょうがわに大おおきく広ひろがっている板いた、「ソーラーパネル（太陽電池たいようでんちパドル）」です。

打うち上あげられるときはロケットの中なかに収おさまるように小ちいさく折おりたたまれていますが、宇宙空間うちゅうくうかんに出でると、鳥とりが翼つばさを広ひろげるようにパッと大おおきく開ひらきます。

宇宙うちゅうには太陽たいようの光ひかりをさえぎる雲くもも雨あめもありません。そのため、太陽たいようの光ひかりをたっぷりと浴あびて、何年間なんねんかんも休やすむことなく電気でんきを自分じぶんで作つくり続つづけることができるのです。地球ちきゅうの影かげに入はいって太陽たいようが当あたらない時間帯じかんたいのために、充電じゅうでんできる高性能こうせいのうなバッテリーも積つみ込こまれています。

はると

ロケットは宇宙うちゅうまで届とどけてくれる配達便はいたつびんで、宇宙うちゅうに着ついたらバイバイするんだな。太陽たいようの光ひかりで電気でんきを自分じぶんで作つくるなんて、環境かんきょうにも優やさしくてかっこいいぜ！

ひまり

そうね。何年なんねんも宇宙うちゅうで元気げんきに働はたらき続つづけるために、壊こわれにくい工夫くふうや自分じぶんでエネルギーを生うみ出だすハイテクな仕組しくみがたくさん詰つまっているのよ。

▲ 人工衛星じんこうえいせいを宇宙うちゅうへ運はこぶ日本にほんの主力しゅりょくロケット「H-IIA」の実写写真じっしゃしゃしん

くらしを守まもる！大活躍だいかつやくする人工衛星じんこうえいせいの5つの仕事しごと

地上ちじょうからは見渡みわたせない広ひろい地球全体ちきゅうぜんたいを一気いっきに見下みおろしたり、障害物しょうがいぶつのない宇宙うちゅうから電波でんぱを遠とおくまで届とどけたりできるのが、人工衛星じんこうえいせいのすごいところです。

私わたしたちのくらしの中なかで、人工衛星じんこうえいせいは主おもに5つの大おおきな仕事しごとをこなしています。

1. 天気予報てんきよほうを見守みまもる「気象衛星きしょうえいせい」：
   テレビの天気予報てんきよほうでおなじみの「ひまわり」が代表例だいひょうれいです。日本にほんの気象衛星きしょうえいせいひまわりは、赤道せきどうの上空じょうくう約やく3万まん6000キロメートルというはるか遠とおくから、地球ちきゅうの半分はんぶんをまるごとカメラで観察かんさつしています。台風たいふうがどこで発生はっせいして、雨雲あまぐもがどちらへ動うごいているかを24時間じかん休やすまず撮影さつえいし、大雨おおあめや暴風ぼうふうの危険きけんを早はやく知しらせてくれます。
2. 自分じぶんの居場所いばしょをピタリと当あてる「測位衛星そくいえいせい」：
   スマートフォンの地図ちずアプリやカーナビ、ゲームアプリのGPS機能きのうに使つかわれています。宇宙うちゅうから正確せいかくな時間じかんをのせた電波でんぱを発信はっしんしていて、スマホがいくつかの衛星えいせいからの電波でんぱをキャッチすることで、「いま地球上ちきゅうじょうのどこにいるのか」をわずか数すうメートルのズレもなく計算けいさんできます。日本にほんの上空じょうくうを通とおる「みちびき」という衛星えいせいも大活躍だいかつやくしています。
3. 世界中せかいじゅうの情報じょうほうをつなぐ「通信つうしん・放送衛星ほうそうえいせい」：
   地球ちきゅうの裏側うらがわで行おこなわれているサッカーのワールドカップやオリンピックの生中継なまちゅうけい、遠とおく離はなれた山奥やまおくや船ふねの上うえでのインターネット通信つうしんなどを届とどけています。山やまや建物たてものなどの障害物しょうがいぶつがない宇宙うちゅうを経由けいゆして電波でんぱを中継ちゅうけいするため、世界中せかいじゅうのどこへでも一瞬いっしゅんで映像えいぞうや音声おんせいを送おくることができます。
4. 地球ちきゅうの健康状態けんこうじょうたいを調しらべる「地球観測衛星ちきゅうかんそくえいせい」：
   特殊とくしゅなカメラや電波でんぱレーダーを使つかって、森もりの木きが減へっていないか、地球温暖化ちきゅうおんだんかで北極ほっきょくの氷こおりが溶とけていないか、大おおきな地震じしんで地面じめんがどのようにずれたかを調しらべる「地球ちきゅうのお医者いしゃさん」です。夜よるの暗闇くらやみでも、厚あつい雲くもの上うえからでも、地面じめんの様子ようすをクッキリ見通みとおせる衛星えいせいもあります。
5. 宇宙うちゅうの果はてや遠とおい星ほしを観察かんさつする「宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょう」：
   ハッブル宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょうやジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょうのように、宇宙うちゅうそのものを観察かんさつする人工衛星じんこうえいせいもあります。地球ちきゅうの空気くうき（大気たいき）による光ひかりのゆらぎやチリに邪魔じゃまされないため、何十億光年なんじゅうおくこうねんも遠とおくにある生うまれたての銀河ぎんがや未知みちの惑星わくせいの姿すがたを、驚おどろくほど鮮明せんめいにとらえることができます。

はると

海外かいがいのサッカーの試合しあいが生中継なまちゅうけいで見みられるのも通信衛星つうしんえいせいのおかげなんだな！それに「みちびき」が俺おれたちの場所ばしょを正確せいかくに教おしえてくれるなんて頼たのもしすぎるぜ！

ひまり

病気びょうきの早期発見そうきはっけんと同おなじで、地球観測衛星ちきゅうかんそくえいせいが台風たいふうや地震じしんの被害ひがいをすぐに見みつけてくれるから、たくさんの人ひとの命いのちを救すくうことにもつながっているのね。

▲ 宇宙うちゅうから地球ちきゅうの天気てんきを24時間じかん見守みまもる気象衛星きしょうえいせい「ひまわり」の実写写真じっしゃしゃしん

人工衛星じんこうえいせいの未来みらいと宇宙うちゅうゴミ（スペースデブリ）

私わたしたちのくらしを便利べんりにしてくれる人工衛星じんこうえいせいですが、ずっと永遠えいえんに働はたらき続つづけられるわけではありません。

機械きかいの寿命じゅみょうがきたり、向むきを変かえる燃料ねんりょうがなくなったりすると、およそ10年ねんから15年ねんほどで役目やくめを終おえます。

では、役目やくめを終おえた人工衛星じんこうえいせいはどうなるのでしょうか？

役目やくめを終おえた衛星えいせいのゆくえ

地球ちきゅうに近ちかいところ（高度数百こうどすうひゃくキロメートル）を飛とんでいた衛星えいせいは、少すこしずつ地球ちきゅうの薄うすい空気くうきの層そうへ落おちるようにコントロールされます。大気圏たいきけんへ猛もうスピードで突入とつにゅうするとき、空気くうきとの激はげしい摩擦熱まさつねつによってほとんどが跡形あとかたもなく燃もえ尽つきて消きえてしまいます。

一方いっぽう、はるか上空じょうくうの3万まん6000キロメートルを飛とんでいる衛星えいせいは地上ちじょうまで落おとすことが難むずかしいため、さらに遠とおくの「墓場軌道はかばきどう」と呼よばれる使つかわれていない安全あんぜんな場所ばしょへ移動いどうさせて、他ほかの衛星えいせいの邪魔じゃまにならないようにします。

深刻しんこくな問題もんだい！「スペースデブリ（宇宙うちゅうゴミ）」

しかし、昔むかし打うち上あげられて故障こしょうして放置ほうちされた衛星えいせいや、ロケットの切きり離はなし部品ぶひん、宇宙うちゅうで爆発ばくはつや衝突しょうとつをしてバラバラになった破片はへんが、今いまも地球ちきゅうのまわりを飛とび続つづけています。

これらを「スペースデブリ（宇宙うちゅうゴミ）」と呼よびます。

スペースデブリの数かずは、1ミリ以上いじょうの小ちいさなチリまで数かぞえると数億個以上すうおくこいじょうもあると言いわれています。

しかも、宇宙うちゅうゴミも人工衛星じんこうえいせいと同おなじように秒速びょうそく7〜8キロメートルという超猛ちょうもうスピードで飛とんでいます。そのため、たった1センチの小ちいさな破片はへんであっても、ライフル銃じゅうの弾丸以上だんがんいじょうの凄すさまじい破壊力はかいりょくを持もっています。もし現役げんえきの人工衛星じんこうえいせいや宇宙飛行士うちゅうひこうしがいる宇宙うちゅうステーションに衝突しょうとつすれば、大事故だいじこになってしまいます。

日本にほんの技術ぎじゅつが挑いどむ！宇宙うちゅうのお掃除大作戦そうじだいさくせん