KUINKA KORKEA ON AVARUUS?

Send

Katso ylös taivaalle, ja mitä näet? Tila, kimalteleva ja kimalteleva koko kirkkaudessaan. Tähtitieteellisesti avaruus on todella melko lähellä, viipyvän vain sen ohutkerroksen toisella puolella, jota kutsumme ilmapiiriksi. Ja jos ajattelee sitä, maa on vähän enemmän kuin pieni saari avaruusmerellä. Joten se on melko kirjaimellisesti ympärillämme.

Avaruus määritellään määritelmän mukaan pisteeksi, jossa maan ilmapiiri loppuu, ja avaruuden tyhjiö alkaa. Mutta kuinka kaukana se on? Kuinka korkea sinun on matkustettava, ennen kuin voit koskettaa avaruutta? Kuten todennäköisesti voitte kuvitella, niin subjektiivisella määritelmällä ihmiset yleensä ovat eri mieltä siitä, mistä avaruudesta alkaa.

Määritelmä:

Avaruuden ensimmäinen virallinen määritelmä tuli ilmailun kansalliselta neuvoa-antavalta komitealta (NASA: n edeltäjältä), joka päätti kohdasta, jossa ilmanpaine oli alle yksi punta neliöjalkaa kohti. Tämä oli korkeus, jota lentokoneen ohjauspintoja ei enää voitu käyttää, ja se vastasi suunnilleen 81 kilometriä (50 mailia) maan pinnasta.

Jokainen NASA: n koelentäjä tai astronautti, joka ylittää tämän korkeuden, saa astronautin siipiään. Pian määritelmän antamisen jälkeen ilmailuinsinööri Theodore von Kármán laski, että 100 km korkeuden yläpuolella ilmapiiri olisi niin ohut, että lentokoneen olisi kuljetettava kiertonopeudella mahdollisen hissin saamiseksi.

Tämän korkeuden hyväksyi myöhemmin Karman-linjana Maailman ilmaliikenneliitto (FAI Fédération Aéronautique Internationale, FAI). Ja vuonna 2012, kun Felix Baumgartner rikkoi korkeimman putoamisen ennätyksen, hän hyppäsi 39 kilometrin (24,23 mi) korkeudesta, alle puoliväliin avaruuteen (NASA: n määritelmän mukaan).

Samanaikaisesti avaruus määritellään usein alkavan alimmasta korkeudesta, jolla satelliitit voivat ylläpitää kiertoratojaan kohtuullisen ajan - joka on noin 160 km (100 mailia) pinnan yläpuolella. Nämä erilaiset määritelmät ovat monimutkaisia, kun otetaan huomioon sanan ”ilmapiiri” määritelmä.

Maan ilmapiiri:

Kun puhumme maan ilmakehästä, meillä on taipumus ajatella aluetta, jolla ilmanpaine on edelleen riittävän korkea aiheuttamaan ilmakestävyyttä tai jolla ilma on yksinkertaisesti riittävän paksu hengittämään. Mutta totta puhuen, maan ilmapiiri koostuu viidestä pääkerroksesta - troposfääristä, Stratosfääristä, Mesosfääristä, Termosfääristä ja Exosfääristä -, joista jälkimmäiset ulottuvat melko kaukana avaruuteen.

Termosfääri, ilmakehän toiseksi korkein kerros, ulottuu noin 80 km (50 mi) korkeudesta termopausiin, joka on 500–1000 km (310–620 mi) korkeudessa. Termosfäärin alaosa - 80 - 550 kilometriä (50 - 342 mi) - sisältää ionosfäärin, joka on niin kutsuttu, koska juuri tässä ilmakehässä hiukkaset ionisoituvat auringon säteilyllä.

Tästä syystä Aurora Borealis- ja Aurara Australis -nimisten ilmiöiden tiedetään tapahtuvan. Myös kansainvälinen avaruusasema kiertää tällä kerroksella, välillä 320 - 380 km (200 ja 240 mailia), ja sitä on jatkuvasti lisättävä, koska ilmakehän kitkaa esiintyy edelleen.

Äärimmäinen kerros, joka tunnetaan eksosfäärinä, ulottuu 10 000 km: n korkeuteen (6214 mi) planeetan yläpuolelle. Tämä kerros koostuu pääosin erittäin matalasta vedyn, heliumin ja useiden raskaampien molekyylien (typpi, happi, CO 2) tiheydestä. Atomit ja molekyylit ovat niin kaukana toisistaan, että eksosfääri ei enää käyttäydy kuin kaasu ja partikkelit pakenevat jatkuvasti avaruuteen.

Juuri täällä maapallon ilmapiiri sulautuu todella ulkoavaruuden tyhjyyteen, missä ei ole ilmapiiriä. Siksi miksi suurin osa Maan satelliiteista kiertää tällä alueella. Joskus Aurora Borealis ja Aurora Australis esiintyvät eksosfäärin alaosassa, missä ne menevät päällekkäin lämpökehän kanssa. Mutta sen lisäksi tällä alueella ei ole meteorologisia ilmiöitä.

Planetaarinen vs. tähtienvälinen:

Toinen tärkeä ero avaruudesta keskusteltaessa on ero planeettojen (planeettojen välinen avaruus) ja galaksiimme tähtijärjestelmien (tähtien välinen tila) välillä. Mutta tietenkin, se on vain jäävuoren huippua, kun kyse on avaruudesta.

Jos verkko valettaisiin laajemmalle, on myös avaruus, joka sijaitsee maailmankaikkeuden galaksien välillä (galaktinen välitila). Kaikissa tapauksissa määritelmä kattaa alueet, joilla aineen pitoisuus on huomattavasti alhaisempi kuin muissa paikoissa - ts. Alue, jonka planeetta, tähti tai galaksi on keskittänyt mieluiten.

Lisäksi kaikissa kolmessa määritelmässä mukana olevat mittaukset ovat kaikkea muuta kuin mitä me ihmiset olemme tottuneet käsittelemään säännöllisesti. Jotkut tutkijat uskovat, että avaruus ulottuu äärettömästi kaikkiin suuntiin, kun taas toiset uskovat, että avaruus on rajallinen, mutta se on rajaton ja jatkuva (ts. Sillä ei ole alkua ja loppua).

Toisin sanoen, heillä on syy kutsua sitä avaruudeksi - siitä on vain niin paljon!

Exploration:

Avaruustutkimus (toisin sanoen se, joka sijaitsee heti Maan ilmakehän ulkopuolella) alkoi vakavasti niin kutsutulla ”avaruuskaudella”. Tämä uusi löytökausi alkoi Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton asettaessa näkemyksensä sijoittamisesta satelliitit ja miehitetyt moduulit kiertoradalle.

Avaruuskauden ensimmäinen suuri tapahtuma pidettiin 4. lokakuuta 1957, jolloin käynnistettiin Sputnik 1 Neuvostoliiton toimesta - ensimmäinen keinotekoinen satelliitti, joka laukaistiin kiertoradalle. Sitten presidentti Dwight D. Eisenhower allekirjoitti kansallisen ilmailu- ja avaruuslain 29. heinäkuuta 1958 perustamalla virallisesti NASA: n.

Heti NASA ja Neuvostoliiton avaruusohjelma aloittivat tarvittavat toimenpiteet miehitetyn avaruusaluksen luomiseksi. Vuoteen 1959 mennessä tämä kilpailu johti Neuvostoliiton Vostok-ohjelman ja NASAn projektin Mercury luomiseen. Vostok-tapauksessa tämä koostui avaruuskapselin kehittämisestä, joka voitaisiin laukaista kuljetettavan kantoraketin päälle.

Lukuisten miehittämättömien testien ja muutaman käyttävän koiran ohella kuusi neuvostoliiton lentäjää valittiin vuoteen 1960 mennessä ensimmäisiksi miehiksi, jotka menivät avaruuteen. Neuvostoliiton kosmonautti Juri Gagarin avattiin 12. huhtikuuta 1961 Vostok 1 avaruusalusta Baikonurin kosmodromilta, ja siitä tuli nyrkki mies menemään avaruuteen (pelaajan amerikkalainen Alan Shepard vain muutamalla viikolla).

Valentina Tereshkova lähetettiin kiertoradalle 16. kesäkuuta 1963 Vostok 6 veneet (mikä oli viimeinen Vostok-tehtävä), ja siitä tuli ensimmäinen nainen, joka meni avaruuteen. Sillä välin NASA otti projekti Mercuryn vastaan Yhdysvaltain ilmavoimilta ja aloitti oman miehitetyn operaatiokonseptinsa kehittämisen.

Ohjelma on suunniteltu lähettämään ihminen avaruuteen olemassa olevien rakettien avulla, ja se hyväksyi nopeasti ajatuksen ballististen kapselien laskemisesta kiertoradalle. Seitsemän ensimmäistä astronauttia, lempinimeltään ”Mercury Seven”, valittiin merivoimien, ilmavoimien ja merivoimien koeohjelmista.

5. toukokuuta 1961 astronautista Alan Shepardista tuli ensimmäinen amerikkalainen avaruudessa Vapaus 7 tehtävä. Sitten, 20. helmikuuta 1962, astronautista John Glennistä tuli ensimmäinen amerikkalainen, jonka Atlas-kantoraketti ajoi kiertoradalle osana Ystävyys 7. Glenn suoritti kolme maapallon kiertorataa ja tehtiin vielä kolme kiertoratalentoa, jotka huipentuivat L. Gordon Cooperin 22 kiertoradan lentoon. Usko 7, joka lensi 15. ja 16. toukokuuta 1963.

Seuraavina vuosikymmeninä sekä NASA että Neuvostoliitot alkoivat kehittää monimutkaisempia, pitkän kantaman miehitettyjä avaruusaluksia. Kun ”Race to the Moon” päättyi Apollo 11: n onnistuneella laskeutumisella (jota seurasi useita muita Apollo-operaatioita), painopiste alkoi siirtyä pysyvän läsnäolon perustamiseen avaruuteen.

Venäläisille tämä johti avaruusaseman tekniikan jatkuvaan kehittämiseen osana Salyut-ohjelmaa. Vuosina 1972–1991 he yrittivät kiertää seitsemää erillistä asemaa. Tekniset viat ja vika yhden raketin toisen vaiheen vahvistimissa aiheuttivat kuitenkin kolme ensimmäistä yritystä sen jälkeen Salyut 1 epäonnistua tai johtaa aseman kiertorajojen tuhoutumiseen lyhyen ajan kuluttua.

Vuoteen 1974 mennessä venäläiset onnistuivat kuitenkin siirtymään onnistuneesti Salyut 4, jota seuraa kolme muuta asemaa, jotka pysyisivät kiertoradalla yhden ja yhdeksän vuoden ajan. Vaikka kaikki salyutit esiteltiin yleisölle ei-sotilaallisina tieteellisinä laboratorioina, jotkut niistä olivat tosiasiallisesti armeijan varjeita Almaz tiedusteluasemat.

NASA jatkoi myös avaruusasemien tekniikan kehittämistä, joka huipentui toukokuussa 1973 käynnistämällä Skylab, joka olisi Amerikan ensimmäinen ja ainoa itsenäisesti rakennettu avaruusasema. Käyttöönoton aikana Skylab kärsi vakavista vaurioista, menettäen lämpösuojauksensa ja yhden aurinkopaneeleistaan.

Tämä vaati ensimmäistä miehistöä tapaamaan aseman ja suorittamaan korjauksia. Seurasi vielä kaksi miehistöä, ja asemaa miehitettiin yhteensä 171 vuorokautta sen historian aikana. Tämä päättyi vuonna 1979 aseman pudottamiseen Intian valtameren ja osien eteläisen Australian yli.

Vuoteen 1986 mennessä Neuvostoliitot ottivat jälleen johdon avaruusasemien luomisessa mir. Asema, joka valtuutettiin helmikuussa 1976 hallituksen asetuksella, oli alun perin tarkoitettu parannetuksi malliksi Salyyn avaruusasemista. Ajan myötä siitä kehittyi asema, joka koostui useista moduuleista ja useista satamista miehitetyille Soyuz-avaruusaluksille ja edistyminen rahtialukset.

Ydinmoduuli ajettiin kiertoradalle 19. helmikuuta 1986; ja vuosina 1987-1996 kaikki muut moduulit otetaan käyttöön ja liitetään. 15-vuotisen palvelunsa aikana Mirillä vieraili yhteensä 28 pitkäaikaista miehistöä. Asemalla vierailee myös muiden itäisten blokkien maiden, Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja NASA: n miehistöjen kautta yhteistyössä muiden kansakuntien kanssa.

Sen jälkeen, kun asema oli kiinni sarjassa teknisiä ja rakenteellisia ongelmia, Venäjän hallitus ilmoitti vuonna 2000 purkavansa avaruusaseman. Tämä alkoi 24. tammikuuta 2001, kun venäläinen edistyminen rahtialus telakoitiin aseman kanssa ja työnsi sen kiertoradalta. Asema pääsi sitten ilmakehään ja kaatui Etelä-Tyynenmeren alueelle.

Vuoteen 1993 mennessä NASA aloitti yhteistyön venäläisten, ESA: n ja Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA) kanssa luodakseen kansainvälisen avaruusaseman (ISS). Yhdistämällä NASAn Avaruusaseman vapaus projekti Neuvostoliiton / Venäjän kanssa Mir-2 asema, eurooppalainen Columbus asema ja japanilainen Kibo-laboratoriomoduuli, projekti rakennettiin myös Venäjän ja Amerikan Shuttle-Mir-operaatioihin (1995-1998).

Avaruussukkulaohjelman jäädessä eläkkeelle vuonna 2011, miehistön jäseniä on toimittanut viime vuosina yksinomaan Sojuz-avaruusalukset. Vuodesta 2014 NASA: n ja Roscosmosin välinen yhteistyö on keskeytetty useimmissa muihin kuin ISS-toimintoihin Ukrainan tilanteen aiheuttamien jännitteiden vuoksi.

Muutaman viime vuoden aikana alkuperäiskansojen laukaisukyky on kuitenkin palautettu Yhdysvaltoihin sellaisten yritysten avulla, kuten SpaceX, United Launch Alliance ja Blue Origin, jotka ovat astuneet täyttämään tyhjiö yksityisellä rakettikannalla.

ISS on ollut jatkuvasti miehitetty viimeisen 15 vuoden ajan, kun se on ylittänyt Mirin aiemman ennätyksen; ja sitä ovat vierailleet astronautit ja kosmonautit 15 eri maasta. ISS-ohjelman odotetaan jatkuvan ainakin vuoteen 2020 asti, mutta sitä voidaan jatkaa vuoteen 2028 asti tai mahdollisesti pidempään budjettiympäristöstä riippuen.

Kuten voit selvästi nähdä, siitä, missä ilmapiiri loppuu ja avaruus alkaa, käydään keskustelua. Mutta vuosikymmenien avaruustutkimuksen ja laukaisujen ansiosta olemme onnistuneet keksimään toimivan määritelmän. Mutta mikä tahansa tarkka määritelmä on, jos pääset yli 100 kilometrin etäisyydelle, olet varmasti ansainnut astronautin siivet!

Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita avaruudesta täällä Space Magazine. Tässä on Miksi avaruus on musta ?, Kuinka kylmä on avaruus ?, Kuvailtu avaruusjätteet: Kuvien ongelma, mikä on planeettojen välinen avaruus? Mikä on tähtien välinen avaruus? Mikä on galaktien välinen avaruus?

Lisätietoja saat NASA: n paljastamalla Tähtienvälisen avaruuden salaisuudet ja tämän luettelon syvän avaruuden tehtävistä.

Astronomy Cast: lla on jaksoja aiheesta, kuten Space Stations -sarja, Episode 82: Space Junk, Episode 281: Explosions in Space, Episode 303: Equilibrium in Space ja Episode 311: Sound in Space.

Lähteet: