人工衛星はなぜ落ちない？落ち続ける軌道のしくみ

じつは衛星もずっと「落ちて」います。ただし横方向にとても速く進んでいるため、落ちた分だけ丸い地球の地面が下へ逃げていき、いつまでも地面に届きません。落ち続けながら回り続けるこの状態を「軌道」と呼びますよ。

地球が丸いからです。衛星が重力で少し落ちるあいだに、横へ進んだ先の地面も地球のカーブのぶんだけ遠ざかります。落ちる量と地面が逃げる量がつり合うと、衛星は同じ高さを保ったまま地球を回り続けます。

いいえ。宇宙飛行士は、衛星やステーションといっしょに自由落下しているため、浮いているように見えるだけなんです。重力が消えたのではなく、機体も人も同じように落ち続けているので、体重を感じない「無重力のように見える」状態になります。

静止衛星は高度約36,000kmという高い軌道を回っています。高い軌道ほどゆっくり回るため、ここでは地球を一周するのにちょうど24時間かかります。地球の自転と同じ周期で回るので、地上からはいつも同じ位置に止まって見えます。天気予報でおなじみの気象衛星「ひまわり」も、この静止軌道の仲間ですよ。

宇宙空間は空気がほとんどない、ほぼ真空だからです。地上では空気の抵抗ですぐに止まってしまいますが、抵抗のない宇宙では、一度じゅうぶんな速さを得れば、あとは慣性でそのまま回り続けられます。だから衛星は、ふだんはエンジンを止めたまま何年も地球を回っていられるんですよ。

低い軌道の衛星には、じつはごくわずかに空気の抵抗がはたらいています。長い時間をかけて少しずつエネルギーを失って高度が下がり、やがて大気圏に入って燃え尽きます。ISSも放っておくと高度が下がるため、ときどきエンジンで軌道を持ち上げ直しているんですよ。反対に、静止軌道のような高いところでは、この抵抗がほとんどなくなります。