平凡社 世界大百科事典

宇宙環境

宇宙環境という場合,そこに含まれる範囲は非常に広くかつ多岐にわたるが,ここでは宇宙開発に関連して,人工衛星や宇宙船が受ける環境に焦点を絞って説明する。

人工衛星と宇宙環境

地球を周回する人工衛星では大気の密度が重要な要素である。高度約80km以下の大気は,地上から上空へいくに従って,対流圏(高度約10kmまで),成層圏(10~50km)および中間圏(50~80km)と呼ばれている。大気の密度は高度に対して指数関数を近似式とするように減じ,高度約100kmの大気密度は地上の大気密度の約10⁻6である。高度約80km以上300~600kmぐらいまでは熱圏と呼ばれ,ここでは酸素原子やヘリウム分子は水平移動を行っており,地球の昼部から夜部へ,または夏部から冬部へと高速の風が吹いている(大気)。

 地上から130kmぐらいの高度まででは,希薄とはいえ大気による抗力の影響は大きく,人工衛星は飛行を続けるためのエネルギーをたちまちのうちに失ってしまい,現実には人工衛星として周回飛行を続けることは不可能に近い。むしろこの高度以下では大気による再突入時の大気圏再突入)。実際の人工衛星の飛行高度は,低いものでもその近地点高度は150km程度だが,熱圏を飛行する場合には,同様に大気による抗力を受け,また大気の流れの影響も受けるため,徐々にエネルギーを失っていき,最後には濃い大気に突入する。

宇宙空間での人間活動と宇宙環境

宇宙空間での人間活動に関する環境を考えるとき,人間の永久居住は20年または30年後の研究課題であるから,太陽活動の変動までを考慮する必要は当分なく,現実的な問題となるのは紫外線,X線,宇宙線,宇宙塵,宇宙医学)。

 宇宙空間での大気の低密度は,高度400kmでは,約10⁻7トルの真空に相当する。この高度での宇宙船の速度は7.85km/sであるから,宇宙船近傍に存在する分子の平均速度の数倍であり,したがって,宇宙船の後流影に相当する空間は10⁻15トルの超真空になっている。これは宇宙船が自然に備えた超高真空ポンプと考えることができ,この超高真空と無重量状態の利用は新しい性質をもつ金属および非金属材料の製造に利用できるものと期待されている。

山中 龍夫