宇宙ステーションの軌道が約400kmに設定された理由とは？

国際宇宙ステーション（ISS）の軌道は地表から約400kmとされていますが、この距離はどのように決められたのでしょうか？この記事では、宇宙ステーションの軌道が400kmという高さに設定された理由について、技術的な観点から詳しく解説します。

宇宙ステーションの軌道とは？

宇宙ステーションが orbit（軌道）を回る高さは、地球の重力と遠心力のバランスによって決まります。これにより、宇宙ステーションは地表を周回し続けることができます。軌道の高さは、地球の重力の影響、空気抵抗、燃料の消費、宇宙ステーションの目的に合わせた要求に基づいて決定されます。

現在使用されている国際宇宙ステーション（ISS）の軌道は、地表から約400kmの高さにあります。これは、宇宙ステーションの安定した運用を確保するための理想的な高さとされています。

400kmという高さの理由：空気抵抗と燃料消費の最適バランス

地表から400kmの高さは、宇宙ステーションにとって非常に効率的な軌道となっています。この高さでは、大気圏が完全に消失していないため、少しの空気抵抗が存在しますが、それが宇宙ステーションの速度を適切に調整するのに役立ちます。

一方で、空気抵抗が強すぎると、宇宙ステーションの軌道が急速に低下してしまい、定期的に軌道を修正するためのエネルギーが必要になります。そのため、400kmという高度は、空気抵抗を最小限に抑えつつ、燃料消費も効率的に管理できる位置として選ばれたのです。

400kmの軌道高度が選ばれた他の理由

400kmの軌道高度には、もう一つ重要な要因があります。それは、地球の大気との接触がわずかにあるため、宇宙ステーションが安定して軌道を維持できることです。また、近くの宇宙空間では、通信が安定して行えることや、地上との通信距離が最適な範囲であることも理由の一部です。

さらに、この高度は、宇宙ステーションの設備が地球上での活動に直接影響を与えることができる範囲でもあり、特に地上からの観測や地球環境への影響を最小限に抑えることができます。

ISS以外の宇宙ステーションと軌道高度の違い

例えば、ロシアのミール宇宙ステーションやその他の短期的な宇宙ステーションは、異なる高度を持っていたり、他の目的に合わせて設定された軌道を持っていました。ミール宇宙ステーションは、通常、約300kmから400kmの範囲で軌道を維持していましたが、ISSの軌道はより高く、かつ長期間にわたる運用が可能なように設計されています。

これに対して、商業的な衛星や地球観測衛星は、通常500km以上の高度に設置されることが多く、他の要因（地球観測、通信、広範囲なカバレッジ）を考慮して異なる高度が選ばれることがあります。

まとめ：400kmの軌道設定がもたらす利点

宇宙ステーションの軌道高度が約400kmに設定されたのは、空気抵抗や燃料消費、地上との通信距離、安定した運用を維持するための最適なバランスを考慮した結果です。この高度により、宇宙ステーションは効率的に運用でき、技術的にも理想的な環境で宇宙での実験や観測を行うことができます。