なぜ地球は牢獄なのか、そしてそこからどう逃げ出すのか：英語学習ノート

We are prisoners on Earth. 慣用句

私たちは地球の囚人です。

The universe taunts us 慣用句

宇宙は私たちを嘲笑っています。

by showing us all the places we can't ever visit.

決して訪れることのできないあらゆる場所を見せつけて。

However, if our species wants to have a long-term future, 文法

しかし、私たちの種が長期的な未来を持ちたいのなら、

we have to escape our prison.

この牢獄から逃げ出さなければなりません。

But what's keeping us here in the first place? フレーズ

しかし、そもそも何が私たちをここに引き留めているのでしょうか？

Turns out we owe the universe 解説

実のところ、私たちは宇宙に借りがあるのです。

a debt that is 4.5 billion years old.

45億年前からの借金です。

Everything with mass in the universe attracts every other thing with mass.

宇宙の質量を持つすべてのものは、質量を持つ他のすべてのものを引きつけます。

We call this phenomenon gravity.

私たちはこの現象を重力と呼んでいます。

The closer you are to a big chunk of mass,

大きな質量の塊に近づくほど、

the stronger the attraction

その引力は強くなり、

or the more you're pulled in.

より強く引き込まれます。

This effect traps us on Earth.

この効果が私たちを地球に閉じ込めているのです。

We can imagine this as being prisoners in a gravity prison

私たちはこれを、重力の牢獄

or a gravity well. 文化背景

または重力の井戸にいる囚人のように想像できます。

It's not a literal well, 文法

それは文字通りの井戸ではありませんが、

but a handy concept to understand how this works.

これがどのように機能するかを理解するための便利な概念です。

Being in a gravity prison means

重力の牢獄にいるということは、

that you owe gravity energy.

重力に対してエネルギーを借りているということです。

But how can you owe energy?

しかし、どうやってエネルギーの借りを作るのでしょうか？

Because in our universe,

なぜなら、私たちの宇宙において、

things don't want to change their speed or direction.

物体は速度や方向を変えることを好まないからです。

To convince them to move,

動かすよう促すためには、

you have to expend energy. フレーズ

エネルギーを消費しなければなりません。

Billions of years ago,

何十億年も前、

the gravitational attraction of trillions of trillions of dust particles

太陽の周りを回る数え切れないほどの塵の粒子の引力が

orbiting our sun pulled them together

それらを互いに引き寄せ合い、

until they formed a planet. 文法

ついに惑星を形成しました。

This process used energy

この過程でエネルギーが使われ、

and created the gravity well we're now a part of.

私たちが今その一部である重力の井戸を作り出しました。

The deeper you are inside a gravity well,

重力の井戸の奥深くにいるほど、

the more energy you owe gravity.

重力に対してより多くのエネルギーを借りていることになります。

If you don't find a way to get enough energy,

十分なエネルギーを得る方法を見つけられない限り、

you're not able to leave,

出ることはできません。

no matter what you do. 文法

何をしようとも。

Because your atoms were once part of the dust

あなたを構成する原子も、かつては塵の一部であり、

that the universe expended energy on

宇宙がエネルギーを費やして

to get to this place.

ここまで運んできたからです。

Okay.

さて。

Hmm.

うーん。

Let's summarize all of that again. 話の流れ

もう一度すべてをまとめてみましょう。

Objects in the universe don't like to move.

宇宙の物体は動くことを好みません。

You have to convince them to do so with energy.

エネルギーを使って動かす必要があります。

Gravity used energy

重力はエネルギーを使って、

to convince the parts that make up our planet 句動詞

私たちの惑星を構成する部分を

to move together.

一緒に動かしました。

This created a gravity prison in the process, フレーズ

この過程で重力の牢獄が作られ、

trapping us.

私たちは閉じ込められました。

To escape it,

そこから逃れるためには、

we need to repay it with energy.

エネルギーでそれを返済する必要があります。

Okay.

さて。

How do we do that?

どうやって返済するのでしょうか？

To get into space,

宇宙へ行くためには、

we need to go through a complicated process 句動詞

複雑なエネルギー交換の過程を

of exchanging energy.

経る必要があります。

For this purpose,

そのために、

we build a negative potential energy repaying machines,

私たちは「負のポテンシャルエネルギー返済機」を作ります。

known by their more boring name, フレーズ

より退屈な名前で知られている、

rockets.

ロケットです。

Rockets work by using some of the most energetic chemical reactions humans know about 文法

ロケットは、人類が知る最もエネルギーの高い化学反応のいくつかを利用して、

to basically explode fuel in a controlled way.

基本的には制御された方法で燃料を爆発させて機能します。

This converts chemical energy into kinetic energy. フレーズ

これにより化学エネルギーが運動エネルギーに変換されます。

The exhaust of the reaction is directed outwards

反応による排気ガスが外側へと向けられ、

and pushes the rocket away from Earth.

地球からロケットを押し出します。

By expending a lot of energy, 文法

大量のエネルギーを消費することで、

we are increasing our gravitational potential energy,

重力ポテンシャルエネルギーを増やしています。

which is a complicated way 話の流れ

これは複雑な言い方ですが、

to say that we're paying back our energy debt to gravity.

要するに、重力へのエネルギーの借金を返済しているということです。

But it's actually a lot trickier than that.

しかし実際には、それよりもはるかに厄介です。

When you burn fuel to get into orbit,

軌道に乗るために燃料を燃やすと、

you lose lots of energy to heat,

多くのエネルギーが熱や

the exhaust,

排気、

and atmospheric drag, 語彙

そして大気抵抗として失われます。

so you actually need much more.

したがって、実際にははるかに多くのエネルギーが必要になります。

And you can't just pile a huge amount of really explosive dangerous fuel

しかも、非常に爆発しやすくて危険な大量の燃料を、

close to your payload

ペイロード（積載物）の近くに山積みにして、

and detonate it.

起爆させるわけにはいきません。

You need a controlled burn, 語彙

制御された燃焼が必要ですが、

which is complicated and makes your rocket very heavy,

これは複雑であり、ロケットを非常に重くしてしまいます。

which means it has more mass.

つまり質量が大きくなるということです。

The more mass something has, 文法

質量が大きければ大きいほど、

the more energy you need to convince it to move.

それを動かすために必要なエネルギーも大きくなります。

So you need more fuel to lift up your rocket.

したがって、ロケットを持ち上げるためにはより多くの燃料が必要になります。

But if you need more fuel,

しかし、より多くの燃料が必要になると、

that means you need more rocket to carry that fuel.

その燃料を運ぶためにより大きなロケットが必要になります。

But this makes your rocket heavier,

するとロケットはさらに重くなり、

thus requiring more fuel, 文法

結果としてさらに燃料が必要になり、

which requires more rocket to carry that new fuel,

その新たな燃料を運ぶためにより大きなロケットが必要になり、

and so on. フレーズ

と続いていくのです。

At the end of this madness,

この狂気の連鎖の果てに、

you need closer to a 100 times the weight of your payload

打ち上げにはペイロードの約100倍の重量が

to launch.

必要になります。

Ariane 6,

例えば、

for example,

ヨーロッパのロケットである

the European rocket,

アリアン6は、

will weigh 800 tons

重量800トンで、

and should be able to transport 10 tons into geostationary transfer orbit

静止トランスファ軌道に10トン、

or 20 tons into medium Earth orbit.

または中軌道に20トンを輸送できる予定です。

But a rocket can only produce so much thrust, 文法

しかし、ロケットが出せる推力には限界があるため、

so there's a maximum weight

そのため、最大重量が存在します。

after which it just won't take off. 句動詞

それを超えると、もう離陸できません。

If you add too much weight,

重くしすぎると、

it won't lift off,

ロケットは飛び立てないため、

so you can't just build bigger and bigger fuel tanks. 文法

単に大きな燃料タンクを作ればいいというわけにはいきません。

This is the tyranny of the rocket equation, 慣用句

これが「ロケット方程式の専制」であり、

and it means spaceflight will never become easy.

宇宙飛行が絶対に簡単にならない理由です。

But wait, 話の流れ

しかし待ってください、

it gets worse.

話はもっと悪くなります。

Getting to space is still not good enough.

宇宙に行くだけではまだ不十分なのです。

You're still inside the gravity prison

あなたはまだ重力の牢獄の中にいて、

at the edge of space

宇宙の入り口にいるだけで、

and will crash back to Earth.

地球に墜落してしまうでしょう。

Staying in space 文法

宇宙に留まることは、

is much harder than getting there.

到達するよりもはるかに難しいのです。

To get to a stable position

安定した位置に到達するには、

where it can stay for a while,

しばらくそこに留まれるように、

the rocket has to reach low Earth orbit. 文化背景

ロケットは地球低軌道に到達しなければなりません。

To do this,

そのためには

you need a lot of kinetic energy,

大量の運動エネルギーが必要であり、

which means going extremely fast.

つまり、非常に高速で飛ぶ必要があります。

At an altitude of about 100 km,

高度約100kmで、

this is 8 km per second,

これを秒速8km、

28,000 km per hour,

時速28,000kmに達し、

fast enough to travel around Earth 文法

地球を一周するのに十分な速さで、

in 90 minutes.

所要時間は90分です。

Here,

ここで、

we can use a trick.

1つのトリックを使えます。

Instead of flying straight up, 文法

真上に飛ぶのではなく、

we can go sideways.

横方向に進むのです。

Earth is a sphere.

地球は球体です。

So if you're going sideways fast enough,

だから、もし横方向に十分に速く進めば、

even though you're falling towards Earth, 文法

地球に向かって落下していても、

the ground will curve away beneath you.

地面はあなたの下で曲がっていきます。

So as long as you're above the atmosphere, 文法

したがって、大気圏より上、

about 100 km up,

つまり高度約100kmにいる限り、

you'll be able to stay up there in orbit.

軌道上に留まることができるのです。

This is what the ISS does,

これがISS（国際宇宙ステーション）の行っていることで、

falling around Earth, 文化背景

地球の周りを落下しながら、

expending energy from time to time フレーズ

時々エネルギーを使って

to stay fast enough.

十分な速度を保っています。

If we look at orbits in scale,

もし軌道を縮尺通りに見てみると、

we see that near Earth orbit is laughably close to Earth.

地球低軌道が地球にばかばかしいほど近いことがわかります。

To deploy,

展開するためには、

for example,

例えば

satellites or leave for other planets,

人工衛星を配置したり、他の惑星へ旅立ったりする場合、

requires another round of energy debt repayment. フレーズ

さらなるエネルギーの借金返済が必要になります。

Getting to orbit

軌道に到達することは、

is the most difficult part of spaceflight

宇宙飛行における最も難しい部分です

for us right now.

現在の私たちにとって。

For example,

例えば、

if we want to send a rocket to Mars,

もし火星へロケットを送りたい場合、

half the energy is necessary just to get into orbit,

エネルギーの半分は軌道に乗るためだけに使われ、

and the other half for the 55 million km to Mars.

残りの半分が火星までの5500万kmのために使われます。

Therefore,

したがって、

to be as effective as possible, 文法

可能な限り効率的にするため、

rockets aren't built in one giant piece.

ロケットは巨大な1つの部品としては作られません。

Instead,

代わりに、

we use multi-stage rockets. 文化背景

私たちは多段式ロケットを使用します。

You don't need to carry an empty fuel tank,

空の燃料タンクを持ち運ぶ必要はないため、

so rockets drop it.

ロケットはそれを切り離します。

Rockets today shed their boosters and main stage 語彙

今日のロケットはブースターやメインステージを捨てていき、

as they ascend,

上昇しながら、

with each successive stage being its own fully contained rocket, 文法

各ステージはそれ自体が完全に独立したロケットであり、

complete with its own engine and fuel. フレーズ

独自のエンジンと燃料を備えています。

Okay.

さて。

So this is why getting to space 話の流れ

これが、宇宙に行くのが

is hard.

難しい理由です。

If you feel all of this seems really complicated,

もしこれらすべてが非常に複雑だと感じても、

don't worry.

心配しないでください。

It's literally rocket science. 慣用句

それは文字通り「ロケット科学」ですから。

This video was made possible in part フレーズ

この動画は一部、

by a sponsorship by Airbus Safran Launchers and Arianespace,

エアバス・サフラン・ランチャーズおよびアリアンスペースのスポンサー提供によって実現しました。

who are getting their new Ariane 6 rocket

彼らは新型ロケット・アリアン6を

ready to launch

打ち上げる準備をしており、

into space in 2020. You can learn more about the rocket here.

2020年に宇宙へ向かいます。ロケットについての詳細はこちらで学べます。

And as always,

そしていつものように、

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