ジンバルロックとは意味は?映画アポロ13

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映画アポロ13号の中に出てくる「ジンバルロック」とは?

ジム・ラヴェル(トム・ハンクス)が「ジンバルロックがおきた!」といっていましたが意味は?

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ジンバルロックとは意味は?映画アポロ13

宇宙での姿勢制御には、宇宙船がどんな姿勢になっても常に一定の方向を向く「ジャイロ」が使用されます。

航空機や宇宙船は航法システムの一部に回転体(ジンバル)の慣性力を利用しています。

これは古くから、羅針盤が水平になるように用いられたりしましたが、第二次世界大戦中にフォン・ブラウンらが設計したV2号の姿勢制御に使われたことで、航空宇宙分野への活用が広く一般化しました。

ジンバル - Wikipedia

ジャイロは発射後も最初の向きをずっと保っていられるように、輪を組み合わせたような「ジンバル」という装置で支えられています。

ジンバルとは、地球儀のフレームのような仕掛けを、軸の向きを変えながら入れ子にした装置の総称です。各軸を自由に回転させたとき、土台の回転に関わらず中身の向きが保たれる効果があります。また逆に、各軸の回転量を制御することで、中身の向きを自在に変える目的にも使えます。

しかし宇宙船の向きによってはジンバルが正常に動かなくなる「ジンバルロック」という現象が起きます。

回転軸が揃ってしまったために、ジンバルが機能しなくなる現象です。

もしこれが発生しても船体は壊れませんが、宇宙船の向きがわからなくなり、再度調整するには大変な時間がかかるため、通常は発射後にジンバルロックが起きないコースを計画します。

宇宙船では機体の向きを測るジャイロスコープとして、またロケットノズルの向きを制御する機構として、ジンバルが使われています。

ジンバルロックを完全に防止するには、外側にもう一つジンバルを追加して4重のジンバルにすれば良いのですが、アポロは信頼性と重量の面から3重のジンバルを採用しました。

アポロ宇宙船の主な電源は、”水素と酸素”から”電気と水”を取り出す「燃料電池」という装置です。
これが働かないと電力と水の両方の供給が止まることになります。

●1952年、ベーコンが燃料電池の特許を取得
 グローブ卿の実験からほぼ1世紀の間、目立った進展を見せなかった燃料電池ですが、実用化に向けた開発が始まったのは1930年代に入ってからでした。イギリスのベーコンは、アルカリ形燃料電池の基礎となる燃料電池の特許を取得し、試作機により5kWの発電ができることを実証しました。その後燃料電池の研究開発はアメリカで進展し、ユナイテッド・テクノロジー社がベーコンの特許権を獲得し、アルカリ形燃料電池の開発を続けました。

●宇宙開発で実用化された燃料電池
 燃料電池の実用化は、宇宙開発という意外な分野で花開きます。宇宙船内で燃料を燃やす方式に比べて排気がクリーンで水しか発生しない燃料電池が、宇宙船の電源用に開発されたのです。発生する水は飲み水として利用できることから、特に有人宇宙船の電源として着目されました。そして1965年、米国NASAの宇宙開発プログラムにおいて、有人宇宙船のジェミニ5号にGE社の高分子形燃料電池が搭載され、燃料電池の実用化第一号となりました。そして次のアポロ計画ではユナイテッド・テクノロジー社のアルカリ形燃料電池に引き継がれました。3台の燃料電池が搭載されたアポロ13号において酸素系統の故障によって2台の燃料電池が運転不能となり、月面への着陸は断念したものの無事地球に戻って来られましたが、GE社はその後、固体高分子形燃料電池の開発を中止、特許も売却してしまいました。

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