ロケットは真空で弱くなる？ 答えは逆 同じエンジンで推力23%増【NASA RS-25】

ロケットの推力は、空気の無い真空のほうが大きい。NASA の RS-25 エンジンは海面で418,000lbf、真空で512,300lbf。約23%増（計算）で、空気は押す相手ではなく、ノズルの出口を押し返す側だ。 ロケットの推力は、空気の無い真空のほうが大きい。NASA の SLS のエンジン RS-25 は、推力を海面で418,000lbf、真空で512,300lbf と公表しています。真空のほうが約23%大きい計算です（キロニュートンに直すと1,859kN と2,279kN）。 ロケットが押しているのは空気ではなく、自分が噴き出すガスです（ニュートンの運動の第3法則）。NASA Glenn Research Center の推力の式 F＝ṁVe＋(pe−p0)Ae には外から取り込む空気の項が無く、外の気圧 p0 は引き算の側に入ります。高く上がって気圧が下がるほど、推力は増えます。 NASA の大気モデルで高さごとの気圧（海面101kPa・10km 27kPa・30km 1.2kPa・50km 0.08kPa）を計算し、JAXA の LE-7A（真空中推力1,098kN）と H3 の LE-9（1,471kN）の表記も確かめます。1920年にニューヨーク・タイムズは、真空ではロケットは働かないと書き（NASA の歴史記事の要約）、1969年7月17日、アポロ11号の打ち上げの翌日に訂正しました（NASA の歴史記事）。 ▼ 目次 0:00 真空で推力は23%増える NASAのRS-25 0:31 RS-25の推力 海面と真空（NASA） 1:04 高さと気圧 NASAの大気モデル 2:02 推力をキロニュートンに 海面1,859kN 真空2,279kN 2:53 差を気圧で割ると約4.1m² 直径2.3mの円 3:39 高さごとの推力の目安（単純計算） 4:20 押す相手は噴き出すガス NASAの推力の解説 4:55 推力の式 外の気圧は引き算の側 5:44 LE-7Aの真空中推力（JAXA） 6:17 押して進むは正しい 空気が要るは逆 6:52 1920年の社説と1969年の訂正 49年後 7:59 LE-9の1,471kNは真空中推力 JAXA 8:40 覚えて帰る3つの数字（RS-25） ▼ 出典（一次資料） ・SLS RS-25 Core Stage Engine ファクトシート（2025年4月。推力 512,300 lbs.（vacuum）／418,000 lbs.（sea level）・運転推力 109%（512,300 lbf）・大きさ 4.3m×2.4m・重さ 3,515kg・運転時間 約8分・シャトルで30年以上 135回の飛行・アルテミスI（2022年11月）で4基の真空推力 200万lbs.超）（NASA） 　https://www.nasa.gov/wp-content/uploa... ・Earth Atmosphere Model - Metric Units（対流圏 0〜11,000m・下部成層圏 11,000〜25,000m・上部成層圏 25,000m超の気圧 p（kPa）の式。1960年代初めの測定を平均して曲線を当てはめたモデル）（NASA Glenn Research Center） 　https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/air... ・Guide for the Use of the International System of Units（SP 811）Appendix B.9 換算係数（pound-force（lbf）→ newton 4.448 222 E+00・standard atmosphere（atm）→ pascal 1.013 25 E+05）（NIST） 　https://www.nist.gov/pml/special-publ... ・Rocket Thrust（Beginner's Guide to Aeronautics。推力はニュートンの運動の第3法則で生まれる・推力の式 F＝ṁVe＋(pe−p0)Ae・外の空気を取り込まないので外の空気の質量×速さの項が無い・酸化剤を積むので真空でも推力を出せる・ガスタービンやプロペラは宇宙では動かない）（NASA Glenn Research Center） 　https://www1.grc.nasa.gov/beginners-g... ・LE-7A｜エンジン（主要諸元 真空中推力 LE-7 1,079kN・LE-7A 短ノズル 1,074kN・長ノズル 1,098kN（112ton）・膨張比 約51.6／約38.7／約46.7・二段燃焼サイクル・海面での推力は表に無い）（JAXA 宇宙輸送技術部門） 　http://www.rocket.jaxa.jp/rocket/engi... ・95 Years Ago: Goddard's First Liquid-Fueled Rocket（1920年1月13日のニューヨーク・タイムズの社説が ロケットは押す空気が要るので真空では働かないと誤って指摘・1969年7月17日 アポロ11号の打ち上げの翌日に「A Correction」 ロケットは大気中と同じように真空でも働く・49年後）（NASA） 　https://www.nasa.gov/history/95-years... ・LE-9｜エンジン（H3の第1段エンジン・LE-7Aの約1.4倍の大推力・エキスパンダブリードサイクル・真空中推力 1471kN（150tonf）・LE-7A（参考）1100kN（112tonf））（JAXA 宇宙輸送技術部門） 　https://www.rocket.jaxa.jp/rocket/eng... ※ 418,000lbf（海面）と512,300lbf（真空）は NASA の RS-25 ファクトシート（2025年4月）の表の並記です。表は512,300lbf を「109% の運転推力」と書いていますが、418,000lbf の出力設定は書いていません（エンジンのメーカー L3Harris の公表仕様は、真空 512,300lb・海面 418,000lb をどちらも109%出力の値としています）。約23%（512,300 ÷ 418,000 ＝ 1.226）は計算で、RS-25 というエンジンでの値です。増える割合はエンジンとノズルによって違います。 ※ キロニュートンの値は NIST SP 811 の換算係数（1lbf ＝ 4.448222N）による計算です（418,000 → 1,859kN、512,300 → 2,279kN、差94,300lbf → 419kN）。 ※ 約4.1m²は、差の419kN を標準大気圧101.325kPa（NIST）で割った単純計算で、推力の式の外気圧の項だけを見た目安です。直径約2.3m は同じ面積の円に直した計算です。NASA の「4.3m × 2.4m」はエンジン全体の寸法で、ノズルの出口の径そのものではありません。 ※ 高さごとの推力（10km 2,169kN・20km 2,256kN・30km 2,274kN）は、2,279kN から「その高さの気圧 × 4.1m²」を引いた単純計算の目安です。NASA が公表しているのは海面と真空の2点だけです。 ※ 高さごとの気圧は、NASA Glenn Research Center の大気モデル（メートル単位。1960年代初めの測定を平均して曲線を当てはめた式）からの計算値です（0km 101kPa・5km 54kPa・10km 27kPa・20km 5.5kPa・30km 1.2kPa・50km 0.08kPa）。 ※ LE-7A の1,074kN（短ノズル）と1,098kN（長ノズル）は JAXA の LE-7A のページの真空中推力です。海面での推力は表にありません。LE-9 の1,471kN（150tonf）と「LE-7A の約1.4倍」は JAXA の LE-9 のページの記述です（同じページの LE-7A の参考値は1,100kN。1,471 ÷ 1,098 の計算は1.34）。 ※ 1920年1月13日のニューヨーク・タイムズの社説の内容と、1969年7月17日の訂正の文は、NASA の歴史記事「95 Years Ago: Goddard's First Liquid-Fueled Rocket」の要約と引用によります（新聞の原文ではありません）。49年は NASA の記事の記述です。 ※ この動画の推力はエンジンが出す力で、機体が受ける空気抵抗は含めていません。 ピクト科学は、物理や半導体の仕組みを一次資料の数字とピクトグラムで数えるチャンネルです。 ▼ 制作 ナレーション: VOICEVOX:青山龍星 ピクトグラム: ICOOON MONO BGM: 自作（合成） ※ 数値の誤りに気づいた方はコメントで教えてください。確認のうえ概要欄に訂正を載せます。 #ロケット #宇宙 #ピクト科学