JAK WYSOKA JEST PRZESTRZEŃ KOSMICZNA?

Send

Spójrz w górę na nocne niebo i co widzisz? Przestrzeń, błyszcząca i lśniąca w całej okazałości. Astronomicznie rzecz biorąc, przestrzeń jest naprawdę dość blisko, pozostając po drugiej stronie tej cienkiej warstwy, którą nazywamy atmosferą. A jeśli się nad tym zastanowić, Ziemia to niewiele więcej niż mała wyspa na morzu kosmosu. Jest to dosłownie wszędzie wokół nas.

Z definicji przestrzeń jest zdefiniowana jako punkt, w którym kończy się atmosfera Ziemi i zaczyna się próżnia kosmiczna. Ale jak dokładnie to jest daleko? Jak wysoko musisz podróżować, aby faktycznie dotknąć spacji? Jak zapewne można sobie wyobrazić, przy tak subiektywnej definicji ludzie nie zgadzają się co do tego, gdzie dokładnie zaczyna się przestrzeń.

Definicja:

Pierwsza oficjalna definicja przestrzeni pochodzi od Narodowego Komitetu Doradczego ds. Aeronautyki (poprzednika NASA), który zdecydował o punkcie, w którym ciśnienie atmosferyczne wynosi mniej niż jeden funt na stopę kwadratową. Na tej wysokości nie można było już korzystać z powierzchni sterujących samolotu i odpowiadało około 81 kilometrom (50 milom) nad powierzchnią Ziemi.

Każdy pilot testowy NASA lub astronauta, który przekroczy tę wysokość, otrzyma skrzydła astronauty. Wkrótce po przyjęciu tej definicji inżynier kosmiczny Theodore von Kármán obliczył, że powyżej 100 km wysokości atmosfera byłaby tak cienka, że samolot musiałby lecieć z prędkością orbitalną, aby uzyskać jakąkolwiek siłę nośną.

Wysokość ta została później przyjęta jako linia Karmana przez Światową Federację Sportów Lotniczych (Fédération Aéronautique Internationale, FAI). A w 2012 roku, kiedy Felix Baumgartner pobił rekord największego swobodnego spadania, skoczył z wysokości 39 kilometrów (24,23 mil), mniej niż w połowie drogi do przestrzeni kosmicznej (zgodnie z definicją NASA).

Z tego samego powodu przestrzeń jest często definiowana jako rozpoczynająca się od najniższej wysokości, na której satelity mogą utrzymywać orbity przez rozsądny czas - czyli około 160 kilometrów (100 mil) nad powierzchnią. Te różne definicje są skomplikowane, gdy weźmie się pod uwagę definicję słowa „atmosfera”.

Atmosfera ziemska:

Kiedy mówimy o atmosferze ziemskiej, zwykle myślimy o regionie, w którym ciśnienie powietrza jest wciąż wystarczająco wysokie, aby spowodować opór powietrza, lub w którym powietrze jest po prostu wystarczająco gęste, aby oddychać. Ale tak naprawdę ziemska atmosfera składa się z pięciu głównych warstw - troposfery, stratosfery, mezosfery, termosfery i egzosfery - z których te ostatnie rozciągają się dość daleko w kosmos.

Termosfera, druga najwyższa warstwa atmosfery, rozciąga się od wysokości około 80 km (50 mil) aż do termopauzy, która znajduje się na wysokości 500–1000 km (310–620 mil). Dolna część termosfery - od 80 do 550 kilometrów (50 do 342 mil) - zawiera jonosferę, która jest tak nazywana, ponieważ to tutaj w atmosferze cząstki są jonizowane przez promieniowanie słoneczne.

Stąd właśnie tutaj mają miejsce zjawiska znane jako Aurora Borealis i Aurara Australis. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna orbituje również w tej warstwie, między 320 a 380 km (200 i 240 mil), i należy ją stale zwiększać, ponieważ nadal występuje tarcie z atmosferą.

Najbardziej zewnętrzna warstwa, znana jako egzosfera, rozciąga się na wysokość 10 000 km (6214 mil) nad planetą. Ta warstwa składa się głównie z wyjątkowo niskiej gęstości wodoru, helu i kilku cięższych cząsteczek (azotu, tlenu, CO²). Atomy i cząsteczki są tak daleko od siebie, że egzosfera nie zachowuje się już jak gaz, a cząsteczki stale uciekają w przestrzeń kosmiczną.

To tutaj atmosfera Ziemi naprawdę łączy się z pustką przestrzeni kosmicznej, w której nie ma atmosfery. Dlatego większość satelitów Ziemi krąży w tym regionie. Czasami zorza polarna i zorza polarna występują w dolnej części egzosfery, gdzie nakładają się na termosferę. Ale poza tym w tym regionie nie ma zjawisk meteorologicznych.

Międzyplanetarne vs. Międzygwiezdne:

Kolejnym ważnym rozróżnieniem podczas omawiania przestrzeni jest różnica między tym, co leży między planetami (przestrzeń międzyplanetarna), a tym, co leży między układami gwiezdnymi (przestrzeń międzygwiezdna) w naszej galaktyce. Ale oczywiście to tylko wierzchołek góry lodowej, jeśli chodzi o przestrzeń kosmiczną.

Gdyby rzucić siatkę szerzej, istnieje również przestrzeń leżąca między galaktykami we Wszechświecie (przestrzeń międzygalaktyczna). We wszystkich przypadkach definicja obejmuje regiony, w których stężenie materii jest znacznie niższe niż w innych miejscach - tj. Region zajmowany centralnie przez planetę, gwiazdę lub galaktykę.

Ponadto we wszystkich trzech definicjach pomiary te wykraczają poza wszystko, z czym my, ludzie, jesteśmy przyzwyczajeni do regularnego obchodzenia się. Niektórzy naukowcy uważają, że przestrzeń rozciąga się nieskończenie we wszystkich kierunkach, podczas gdy inni uważają, że przestrzeń jest skończona, ale nieograniczona i ciągła (tj. Nie ma początku ani końca).

Innymi słowy, istnieje powód, dla którego nazywają to przestrzenią - jest po prostu tak dużo!

Badanie:

Eksploracja przestrzeni kosmicznej (to znaczy tej, która leży bezpośrednio poza ziemską atmosferą) rozpoczęła się na poważnie tak zwaną „erą kosmiczną”. Ta nowa era eksploracji rozpoczęła się wraz ze Stanami Zjednoczonymi i Związkiem Radzieckim satelity i moduły załogowe na orbitę.

Pierwsze duże wydarzenie Ery Kosmicznej odbyło się 4 października 1957 r., Wraz z premierą Sputnik 1 przez Związek Radziecki - pierwszy sztuczny satelita wystrzelony na orbitę. W odpowiedzi ówczesny prezydent Dwight D. Eisenhower podpisał National Aeronautics and Space Act 29 lipca 1958 r., Oficjalnie ustanawiając NASA.

Natychmiast NASA i sowiecki program kosmiczny rozpoczęły niezbędne kroki w kierunku stworzenia załogowego statku kosmicznego. W 1959 r. Konkurs ten doprowadził do powstania radzieckiego programu Wostok i projektu Mercury NASA. W przypadku Vostoka polegało to na opracowaniu kapsuły kosmicznej, którą można by wypuszczać na pokład rakiety nośnej.

Wraz z licznymi testami bezzałogowymi i kilkoma psami, do 1960 r. Wybrano sześciu sowieckich pilotów, którzy byli pierwszymi ludźmi, którzy wyruszyli w kosmos. 12 kwietnia 1961 r. Sowiecki kosmonauta Jurij Gagarin wystrzelił na pokład Wostok 1 statek kosmiczny z kosmodromu Bajkonur, dzięki czemu stał się pierwszym człowiekiem, który wyruszył w kosmos (pokonując amerykańskiego Alana Sheparda zaledwie o kilka tygodni).

16 czerwca 1963 r. Walentyna Tereshkova została wysłana na orbitę na pokładzie Wostok 6 rzemiosło (które było ostatnią misją Wostoka), a zatem stała się pierwszą kobietą, która wyruszyła w kosmos. Tymczasem NASA przejęła Projekt Mercury od amerykańskich sił powietrznych i rozpoczęła opracowywanie własnej koncepcji misji z załogą.

Zaprojektowany, aby wysłać człowieka w kosmos za pomocą istniejących rakiet, program szybko przyjął koncepcję wystrzeliwania kapsuł balistycznych na orbitę. Pierwszych siedmiu astronautów, nazywanych „Mercury Seven”, wybrano z programów pilotażowych marynarki wojennej, sił powietrznych i morskich.

5 maja 1961 r. Astronauta Alan Shepard został pierwszym Amerykaninem w kosmosie na pokładzie Wolność 7 misja. Następnie, 20 lutego 1962 r., Astronauta John Glenn został pierwszym Amerykaninem wystrzelonym na orbitę przez pojazd startowy Atlas w ramach Przyjaźń 7. Glenn wykonał trzy orbity planety Ziemia i wykonano jeszcze trzy loty orbitalne, których kulminacją był 22-orbitowy lot L. Gordona Coopera na pokładzie Wiara 7, który poleciał 15 i 16 maja 1963 r.

W następnych dziesięcioleciach zarówno NASA, jak i Sowieci zaczęli opracowywać bardziej złożone statki kosmiczne o dużym zasięgu. Gdy „Wyścig na Księżyc” zakończył się udanym lądowaniem Apollo 11 (a następnie kilkoma kolejnymi misjami Apollo), skupiono się na ustanowieniu stałej obecności w kosmosie.

Dla Rosjan doprowadziło to do dalszego rozwoju technologii stacji kosmicznych w ramach programu Salyut. W latach 1972–1991 próbowali okrążyć siedem oddzielnych stacji. Jednak awarie techniczne i awaria wzmacniaczy drugiego stopnia jednej rakiety spowodowały pierwsze trzy próby później Salyut 1 zawieść lub spowodować rozpad orbit stacji po krótkim czasie.

Jednak do 1974 r. Rosjanom udało się skutecznie rozmieścić Salyut 4, a następnie trzy kolejne stacje, które pozostaną na orbicie przez okres od jednego do dziewięciu lat. Podczas gdy wszyscy Salyutsowie byli prezentowani publicznie jako niemilitarne laboratoria naukowe, niektóre z nich były tak naprawdę przykrywkami dla wojska Almaz stacje rozpoznawcze.

NASA kontynuowała również rozwój technologii stacji kosmicznych, której kulminacją był maj 1973 roku Skylab, która pozostanie pierwszą i jedyną samodzielnie zbudowaną stacją kosmiczną w Ameryce. Podczas wdrażania Skylab poniósł poważne szkody, tracąc ochronę termiczną i jeden z paneli słonecznych.

Wymagało to, aby pierwsza załoga spotkała się ze stacją i przeprowadziła naprawy. Dwie kolejne załogi podążyły za nimi, a stacja była zajęta przez 171 dni w swojej historii służby. Skończyło się to w 1979 r. Zestrzeleniem stacji nad Oceanem Indyjskim i częściami południowej Australii.

W 1986 r. Sowieci ponownie przejęli inicjatywę w tworzeniu stacji kosmicznych wraz z rozmieszczeniem Mir. Stacja została autoryzowana w lutym 1976 r. Dekretem rządowym i pierwotnie miała być ulepszonym modelem stacji kosmicznych Salyut. Z czasem przekształciła się w stację składającą się z wielu modułów i kilku portów dla załogi statku kosmicznego Sojuz i Postęp statki kosmiczne.

Moduł podstawowy został wypuszczony na orbitę 19 lutego 1986 r .; a w latach 1987–1996 wszystkie pozostałe moduły zostaną wdrożone i dołączone. Podczas 15-letniej służby Mir odwiedził w sumie 28 długotrwałych załóg. Dzięki serii programów współpracy z innymi narodami stację odwiedzą również załogi z innych krajów bloku wschodniego, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i NASA.

Po serii problemów technicznych i strukturalnych nadrobionych przez stację rząd rosyjski ogłosił w 2000 r., Że zlikwiduje stację kosmiczną. Zaczęło się to 24 stycznia 2001 roku, kiedy Rosjanin Postęp statek towarowy zadokował ze stacją i wypchnął ją z orbity. Następnie stacja weszła w atmosferę i rozbiła się na południowym Pacyfiku.

W 1993 r. NASA rozpoczęła współpracę z Rosjanami, ESA i Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) w celu stworzenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Łączenie NASA Wolność stacji kosmicznej projekt z sowiecką / rosyjską Mir-2 stacja europejska Kolumb stacji oraz japoński moduł laboratoryjny Kibo, projekt powstał również w oparciu o rosyjsko-amerykańskie misje Shuttle-Mir (1995-1998).

Po wycofaniu się programu promu kosmicznego w 2011 r. Członkowie załogi zostali w ostatnich latach dostarczeni wyłącznie przez statek kosmiczny Sojuz. Od 2014 r. Współpraca między NASA i Roscosmos została zawieszona w przypadku większości działań niezwiązanych z ISS z powodu napięć spowodowanych sytuacją na Ukrainie.

Jednak w ciągu ostatnich kilku lat możliwości lokalnego startu zostały przywrócone w USA dzięki firmom takim jak SpaceX, United Launch Alliance i Blue Origin, które wypełniły pustkę prywatną flotą rakiet.

ISS był nieprzerwanie okupowany przez ostatnie 15 lat, przekraczając poprzedni rekord Mira; i był odwiedzany przez astronautów i kosmonautów z 15 różnych narodów. Program ISS ma trwać co najmniej do 2020 r., Ale może zostać przedłużony do 2028 r. Lub być może dłużej, w zależności od środowiska budżetowego.

Jak wyraźnie widać, gdzie kończy się nasza atmosfera, a zaczyna przestrzeń kosmiczna, jest przedmiotem debaty. Ale dzięki dziesięcioleciom eksploracji kosmosu i startów udało nam się opracować działającą definicję. Ale bez względu na dokładną definicję, jeśli uda ci się pokonać ponad 100 kilometrów, na pewno zasłużyłeś na swoje skrzydła astronautów!

W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów o kosmosie. Oto dlaczego Space Black ?, jak zimno jest kosmos ?, ilustruje kosmiczne szczątki: problem na zdjęciach, czym jest przestrzeń międzyplanetarna ?, co to jest przestrzeń międzygwiezdna ?, i co to jest przestrzeń międzygalaktyczna?

Aby uzyskać więcej informacji, sprawdź NASA Reveals Mysteries of Interstellar Space i tę listę misji Deep Space.

Astronomy Cast ma epizody na ten temat, takie jak Space Stations Series, odcinek 82: Space Junk, odcinek 281: Explosions in Space, odcinek 303: Equilibrium in Space i odcinek 311: Sound in Space.

Źródła: