KUI KõRGE ON RUUM?

Send

Vaata üles öist taevast ja mida sa näed? Kosmos, sära ja sära kogu oma hiilguses. Astronoomiliselt võib öelda, et kosmos on tõesti üsna lähedal, püsides just selle õhukese kihi teisel pool, mida me nimetame atmosfääriks. Ja kui järele mõelda, on Maa natuke rohkem kui pisike saar kosmose meres. Nii et see on üsna sõna otseses mõttes meie ümber.

Määratluse järgi on kosmos määratletud kui punkt, kus Maa atmosfäär lõpeb, ja algab kosmose vaakum. Aga kui kaugel see on? Kui kõrgel teil on vaja reisida, enne kui kosmosega tegelikult kokku puutuda saab? Nagu arvatavasti võite ette kujutada, kipuvad inimesed sellise subjektiivse määratluse korral eriarvamusele selle osas, kust kosmos algab.

Definitsioon:

Kosmose esimene ametlik määratlus tuli lennunduse riiklikult nõuandekomiteelt (NASA eelkäijalt), kes otsustas punkti, kus õhurõhk oli alla ühe naela ruutjala kohta. See oli kõrgus, mida lennuki juhtpindadel enam kasutada ei saanud, ja see vastas umbes 81 kilomeetri (50 miili) kõrgusele Maa pinnast.

Kõigile NASA testpilootidele või astronautidele, kes seda kõrgust ületavad, antakse nende astronaudi tiivad. Vahetult pärast selle määratluse vastuvõtmist arvutas kosmosetehnik Theodore von Kármán, et 100 km kõrgusel on atmosfäär nii õhuke, et mis tahes tõusu saamiseks peab lennuk lendama orbitaalkiirusel.

See kõrgus võeti hiljem Maailma Õhuspordi Föderatsiooni (FAI) poolt vastu Karmani liinina (Fédération Aéronautique Internationale, FAI). Ja 2012. aastal, kui Felix Baumgartner purustas kõrgeima vabalangemise rekordi, hüppas ta 39 kilomeetri kõrguselt, vähem kui poole kosmosesse (NASA määratluse järgi) poolel teel.

Samamoodi määratletakse kosmos sageli nii, et see algab madalaimast kõrgusest, kus satelliidid suudavad orbiiti mõistliku aja jooksul säilitada - see on umbes 160 kilomeetrit (100 miili) maapinnast. Need erinevad määratlused on keerulised, kui võtta arvesse sõna „atmosfäär” määratlust.

Maa atmosfäär:

Maa atmosfäärist rääkides kipume mõtlema piirkonnale, kus õhurõhk on õhutakistuse tekitamiseks endiselt piisavalt kõrge või kus õhk on lihtsalt piisavalt paks, et hingata. Kuid tõepoolest, Maa atmosfäär koosneb viiest põhikihist - Troposfäär, Stratosfäär, Mesosfäär, Termosfäär ja Exosfäär - millest viimased ulatuvad kosmosesse üsna kaugele.

Termosfäär, atmosfääri teine kõrgeim kiht, ulatub umbes 80 km (50 miili) kõrgusest termopausini, mis asub 500–1000 km (310–620 mi) kõrgusel. Termosfääri alumine osa - vahemikus 80–550 kilomeetrit (50–342 miili) - sisaldab ionosfääri, mida on nimetatud sellepärast, et just atmosfääris ioniseeruvad osakesed päikesekiirguse toimel.

Seetõttu toimuvad siin teada need nähtused, mida nimetatakse Aurora Borealis ja Aurara Australis. Rahvusvaheline kosmosejaam tiirleb ka selles kihis, vahemikus 320–380 km (200–240 miili), ja seda tuleb pidevalt turgutada, sest atmosfääri suhtes toimub endiselt hõõrdumist.

Äärekiht, mida nimetatakse eksosfääriks, ulatub 10 000 km (6214 mi) kõrgusele planeedi kohal. See kiht koosneb peamiselt vesiniku, heeliumi ja mitme raskema molekuli (lämmastik, hapnik, CO 2) ülimadalatest tihedustest. Aatomid ja molekulid asuvad üksteisest nii kaugel, et eksosfäär ei käitu enam gaasina ja osakesed põgenevad pidevalt kosmosesse.

Just siin sulandub Maa atmosfäär tõeliselt kosmose tühjusega, kus puudub atmosfäär. Seetõttu tiirleb enamus Maa satelliite selles piirkonnas. Mõnikord esinevad Aurora Borealis ja Aurora Australis eksosfääri alumises osas, kus nad kattuvad termosfääriga. Kuid peale selle pole selles piirkonnas meteoroloogilisi nähtusi.

Planeedidevaheline vs tähtedevaheline:

Teine oluline erinevus ruumi arutamisel on erinevus meie galaktikas planeetide vahel (planeetidevaheline ruum) ja tähesüsteemide vahel (tähtedevaheline ruum). Kuid loomulikult on see kosmose osas vaid jäämäe tipp.

Kui valada võrk laiemaks, on olemas ka ruum, mis asub Universumi galaktikate vahel (galaktikavaheline ruum). Kõigil juhtudel hõlmab määratlus piirkondi, kus mateeria kontsentratsioon on oluliselt madalam kui teistes kohtades - st piirkonda, mille hõivavad planeedi, tähe või galaktika keskne koht.

Lisaks ületavad kõigis kolmes määratluses kaasatud mõõtmised kõike muud, millega meie, inimesed, oleme harjunud regulaarselt tegelema. Mõni teadlane usub, et kosmos ulatub lõpmatuseni kõigisse suundadesse, teised aga arvavad, et kosmos on küll piiratud, kuid piirideta ja pidev (s.t. sellel pole algust ega lõppu).

Teisisõnu, on põhjust, miks nad seda kosmoseks nimetavad - seda on lihtsalt nii palju!

Uurimine:

Kosmose (see tähendab vahetult Maa atmosfäärist kaugemal asuvate maade) uurimine algas tõsiselt nn kosmoseajastuga. Uue uurimise ajastu sai alguse sellest, et Ameerika Ühendriigid ja Nõukogude Liit panid oma eesmärgi paigutada satelliidid ja meeskonnaga moodulid orbiidile.

Kosmoseajastu esimene suurem sündmus leidis aset 4. oktoobril 1957. Aastal Sputnik 1 Nõukogude Liidu poolt - esimene kunstlik satelliit, mis orbiidile saadeti. Toonane president Dwight D. Eisenhower allkirjastas 29. juulil 1958 riikliku lennunduse ja kosmose seaduse, millega asutati ametlikult NASA.

Kohe hakkasid NASA ja Nõukogude kosmoseprogramm võtma vajalikke samme mehitatud kosmoselaevade loomiseks. 1959. aastaks oli selle võistluse tulemusel loodud Nõukogude Vostoki programm ja NASA projekt Mercury. Vostoki puhul seisnes see kosmosekapsli väljatöötamises, mille saaks käivitada kulutatava kanderaketi pardale.

Koos arvukate mehitamata katsetega ja väheste koertega, valisid 1960. aastaks kuus Nõukogude pilooti esimestena kosmosesse läinud meesteks. 12. aprillil 1961 lasti Nõukogude kosmonaut Juri Gagarin pardale Vostok 1 kosmoselaeva Baikonuri kosmodroomilt ja sai seeläbi kosmosesse mineku esimeseks meheks (pekstes ameeriklast Alan Shepardit vaid mõne nädala pärast).

16. juunil 1963 saadeti Valentina Tereškova orbiidile Vostok 6 käsitöö (mis oli Vostoki viimane missioon) ja sai temast esimene naine, kes kosmosesse läks. Vahepeal võttis NASA USA õhujõududelt üle projekti Mercury ja hakkas välja töötama oma meeskonnaga missiooni kontseptsiooni.

Programm, mille eesmärk oli saata mees kosmosesse olemasolevaid rakette kasutades, võttis programm kiiresti kasutusele ballistiliste kapslite orbiidile laskmise idee. Esimesed seitse astronauti, hüüdnimega „Mercury Seven“, valiti mereväe, õhuväe ja mereväe katseprogrammide seast.

5. mail 1961 sai astronaut Alan Shepardist esimene ameeriklane kosmoses Vabadus 7 missioon. Seejärel, 20. veebruaril 1962, sai astronaut John Glennist esimene ameeriklane, kes Atlase kanderaketi abil orbiidile orbiidile lasti. Sõprus 7. Glenn viis läbi planeedi Maa kolm orbiiti ja tehti veel kolm orbiidi lendu, mille kulminatsiooniks oli L. Gordon Cooperi 22-orbiidiline lend pardal. 7. usk, mis lendas 15. ja 16. mail 1963.

Järgnenud aastakümnetel hakkasid nii NASA kui ka Nõukogude ajateenijad arendama keerukamaid, pikamaa meeskonnaga kosmoselaevu. Kui „Kuu võidujooks” lõppes Apollo 11 eduka maandumisega (millele järgnesid veel mitu Apollo missiooni), hakkas tähelepanu keskenduma alalise kohaloleku loomisele kosmoses.

Venelaste jaoks viis see kosmosejaamade tehnoloogia pideva arendamiseni Salyut programmi osana. Aastatel 1972–1991 üritasid nad orbiidil seitse eraldi jaama. Tehnilised rikked ja tõrked ühe raketi teise astme süütevõimendites põhjustasid aga esimesed kolm katset pärast seda Salyut 1 ebaõnnestuda või jaama orbiidid lühikese aja pärast laguneda.

Kuid 1974. aastaks suutsid venelased edukalt kasutusele võtta Salyut 4, millele järgnevad veel kolm jaama, mis püsiksid orbiidil ajavahemikus üks kuni üheksa aastat. Kui kõiki saluute tutvustati avalikkusele mittesõjaliste teaduslaboritena, siis mõned neist olid tegelikult sõjaväe kaaned Almaz luurejaamad.

NASA tegeles ka kosmosejaamade tehnoloogia arendamisega, mis kulmineerus 1973. aasta mais operatsiooni käivitamisega Skylab, mis oleks Ameerika esimene ja ainus iseseisvalt ehitatud kosmosejaam. Juurutamise ajal Skylab sai tõsiseid kahjustusi, kaotades termilise kaitse ja ühe päikesepaneelidest.

See nõudis esimeselt meeskonnalt jaamaga kohtumist ja remonditöid. Järgnesid veel kaks meeskonda ning jaam oli oma teenistuse ajaloo jooksul hõivatud kokku 171 päeva. See lõppes 1979. aastal jaama allalaskmisega India ookeani ja Lõuna-Austraalia osade kohal.

Aastaks 1986 võtsid nõukogude taas juhtrolli kosmosejaamade loomisel Mir. Valitsuse määrusega 1976. aasta veebruaris loa saanud jaam oli algselt mõeldud Salothi kosmosejaamade täiustatud mudeliks. Aja jooksul kujunes sellest jaam, mis koosnes mitmest moodulist ja mitmest sadamast meeskonnaga Sojuzi kosmoselaevade ja Edusammud kaubalaevad.

Põhimoodul viidi orbiidile 19. veebruaril 1986; ning aastatel 1987–1996 oleks kõik muud moodulid juurutatud ja ühendatud. 15-aastase staaži jooksul külastas Mirit kokku 28 pikaealist meeskonda. Teiste riikidega tehtava koostööprogrammi kaudu külastavad jaama ka teiste idabloki riikide, Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) ja NASA meeskonnad.

Pärast rea tehniliste ja struktuuriliste probleemide lahendamist jaamaga teatas Venemaa valitsus 2000. aastal, et lõpetab kosmosejaama tegevuse. See algas 24. jaanuaril 2001, kui venelane Edusammud kaubalaev dokkis koos jaamaga ja lükkas selle orbiidilt välja. Seejärel sisenes jaam atmosfääri ja kukkus Vaikse ookeani lõunaossa.

1993. aastaks alustas NASA koostööd venelaste, ESA ja Jaapani kosmoseuuringute agentuuriga (JAXA), et luua rahvusvaheline kosmosejaam (ISS). NASA ühendamine Kosmosejaama vabadus projekt koos Nõukogude / Venega Mir-2 jaam, eurooplane Columbus jaam ja Jaapani Kibo laboratooriumimoodul ehitasid projekti ka Venemaa-Ameerika Shuttle-Mir missioonidele (1995-1998).

Pärast kosmosesüstikute programmi pensionile jäämist 2011. aastal on meeskonnaliikmeid viimastel aastatel tarninud üksnes Sojuz. Alates 2014. aastast on NASA ja Roscosmose koostöö peatatud enamiku mitte-ISS-tegevuste osas Ukraina olukorrast põhjustatud pingete tõttu.

Kuid mõne viimase aasta jooksul on USA-s taastatud põlisrahvaste stardivõime tänu sellistele ettevõtetele nagu SpaceX, United Launch Alliance ja Blue Origin, kes astusid tühimiku täitmiseks oma isikliku raketipargiga.

ISS on olnud viimase 15 aasta jooksul pidevalt hõivatud, ületades Miri eelmise rekordi; ning seda on külastanud 15 erineva riigi astronaudid ja kosmonautid. ISS-programm peaks eeldatavalt kestma vähemalt 2020. aastani, kuid seda võib eelarve keskkonnast sõltuvalt pikendada kuni aastani 2028 või võimaluse korral ka kauem.

Nagu selgelt näete, on arutelu teema selles, kus lõpeb meie õhkkond ja algab kosmos. Kuid tänu aastakümnete pikkustele kosmoseuuringutele ja kaatritele on meil õnnestunud välja töötada toimiv määratlus. Kuid hoolimata täpsest määratlusest, kui suudate ületada 100 kilomeetrit, olete oma astronaudi tiivad kindlasti teeninud!

Oleme siin Space Magazine'is kirjutanud palju huvitavaid artikleid kosmose kohta. Siin on Miks ruum on must ?, Kui külm on ruum ?, Illustreeritud kosmoseprügi: probleem piltidel, mis on planeetidevaheline ruum ?, mis on tähtedevaheline ruum? Ja mis on galaktikavaheline ruum?

Lisateabe saamiseks vaadake NASA ilmutab tähtedevahelise kosmose saladusi ja seda süvakosmose missioonide loetelu.

Astronoomiaosastuses on sellel teemal episoode, nagu näiteks Kosmosejaamade seeria, Episood 82: Kosmose rämps, Episood 281: Plahvatused kosmoses, Episood 303: Tasakaal kosmoses ja Jagu 311: Heli ruumis.

Allikad: