圧力で飛ばすペットボトルロケットはなじみ深いが、『WIRED』US版では、もっと過激なロケットを実験してみたようだ。文中にもあるが、3つの飛ばし方のうち、ブタンガス、液体窒素を使った2つの実験には大きな危険が伴うことを理解したうえで、読み進めていただきたい。

「大実験! ペットボトルのカゲキな3つの飛ばし方【危険】」の写真・リンク付きの記事はこちら

ロケットをつくるのに必要なものはたった2つ。噴出すべき質量と、その質量を噴出する手段を用意することだ。いわゆるロケットでは、燃料がその両方の役割を担っていた。燃料に点火することでエネルギーが生まれ、ロケットの吹き出し口から燃料が燃焼した残りが噴出され、出力が得られる。「何か」(例えば、推進剤)をある力で押し出せば同じ力で押し返されるという、基本的な運動の法則だ。

この原理を使えば、ペットボトルでロケットをつくれる。ペットボトルからロケットをつくるには次の3つの方法がある。

1.一般的な、水を使ったペットボトルロケット

比較的簡単で安全な方法だ。ペットボトルに空気とともに水を入れればいい。ペットボトルを逆さまにし、空気が漏れないようにしたうえで内部の気圧を高める。圧力を解放するする。すると、圧縮された空気が内部の水を噴出する。

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この場合、噴出される質量は水であり、噴出するためのエネルギーは圧縮された空気である。原理は簡単。自分でつくることもできるし、キットも売っている。

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以下、水を使ったペットボトルロケットのもう1つの例を。少しレトロなポンプと発射台が1つになっている。

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2.ブタンと炭酸水のロケット

わたしの同僚で友人のエリック・ブース博士が、プロパンと炭酸水で飛ぶロケットのかっこいい動画を紹介してくれたことがある。彼がぼくらにその動画を紹介してくれたのは、ぼくらに再現させたかったためだったので、実際に再現してみた。

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やり方はこうだ。まずペットボトルに炭酸水を入れるのだが、満タンにはしないでおく(ブタンを入れるため)。次に、ブタン(ライターの燃料にもなっている可燃性物質)を加える。ブタンの沸点はマイナス0.5℃で、液体としてはかなり冷たい。プロパンも同様だ(プロパンの沸点はマイナス42.09℃)。これらの液体はすぐ沸騰して気化してしまう。

液体ブタン(液体プロパンも同じく)は、水よりも軽いので、炭酸水の上にたまる。ペットボトルをひっくり返すとブタンがより暖かい炭酸水と混ざり、急速に気化しブタンガスに変わる。ブタンガスの体積は液体ブタンの体積よりも格段に大きいので、このガスがペットボトルの口(ひっくり返したことで下にある)から炭酸水を噴出させるのだ。

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これがブタンと炭酸水のロケットの原理である。わたしはこのロケットが大好きだ。なぜなら、ペットボトルをひっくり返すだけで簡単だから。それに、発射されるまでの動きが面白い。スローモーションの動画を用意してみた。

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ひとつ、忠告を。このロケットは危険なので、実際に自分で試すのはおすすめしない。まず、ブタンは可燃性の物質なので危険だ。それに、液体ブタンは非常に冷たいので、やけどする危険性もある。破裂することもある。

ちなみに、炭酸水の代わりに普通の水を入れるのでは? たぶん、うまくいかない。

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おそらく、水だと、ブタンが気化するまで時間がかかるからだろう。これは、博士号の論文になるような研究になると思う。

3.液体窒素と水のロケット

手元にブタンがなければ、液体窒素を代わりに使ってもいい…冗談、冗談。余った液体窒素をもらえるような人はめったにいない(たまたまわたしは手に入るのだが)。

液体窒素とブタンでは大きな違いがひとつある。それは沸点である。液体窒素の沸点はブタンのそれよりもさらに低く、マイナス195.8℃だ。常温の水にふれると、ブタンよりもさらに早く沸騰する。だから、液体窒素であれば、炭酸水でなくて水でいい。。

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わたしの経験上、液体窒素のロケットはブタンと炭酸水のロケットよりも強力だ。後者の方が、前者よりも高く打ち上がった。ただし注意が必要で、液体窒素を入れ過ぎるとロケットはあまりに強力になってしまう。

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この危険を思えば、液体窒素が簡単に手に入らないのも道理だと思う。もし、これらのロケットを試してみたければ、水と空気を使ったペットボトルロケットに候補を絞ることをおすすめする。