Космос

Фото космического газа, переданное с Космического телескопа Хаббл

Космическое пространство (космос) — относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел. Вопреки распространённым представлениям, космос не является абсолютно пустым пространством — в нём существует очень низкая плотность некоторых частиц (преимущественно водорода), а также электромагнитное излучение. Слово "космос" имеет несколько различных значений. Иногда под космосом понимают всё пространство вне Земли, включая небесные тела.

Чёткой границы не существует, потому что атмосфера разрежается постепенно по мере удаления от земной поверхности, и до сих пор нет единого мнения, что считать фактором начала космоса. Если бы температура была постоянной, то давление бы изменялось по экспоненциальному закону от 100 кПа на уровне моря до нуля.Международная авиационная федерация в качестве рабочей границы между атмосферой и космосом установила высоту в 100 км, потому что на этой высоте для создания подъёмной аэродинамической силы необходимо, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью, из-за чего теряется смысл авиаполёта.

Астрономы из США и Канады измерили границу влияния атмосферных ветров и начала воздействия космических частиц. Она оказалась на высоте 118 километров, хотя сами NASA считают границей космоса 122 км. На такой высоте шаттлы переключаются с обычного маневрирования с использованием только ракетных двигателей на аэродинамическое с «опорой» на атмосферу.

Есть ещё одна точка зрения, которая определяет границу космоса на расстоянии в 21 миллион километров отЗемли. На таком расстоянии практически исчезает гравитационное воздействие Земли.

Солнечная система

Пространство в Солнечной системе называют межпланетным пространством, которое переходит в межзвёздное пространство в точках гелиопаузы солнцестояния. Вакуумкосмоса на самом деле не является абсолютным — в нём присутствуют атомы и молекулы, обнаруженные с помощью микроволновой спектроскопии, реликтовое излучение, которое осталось от Большого Взрыва, и космические лучи, в которых содержатся ионизированные атомные ядра и разные субатомные частицы. Также есть газ, плазма, пыль, небольшие метеоры и космический мусор (материалы, которые остались от деятельности человека на орбите). Отсутствие воздуха делает космическое пространство (и поверхность Луны) идеальными участками для астрономических наблюдений на всех длинах волн электромагнитного спектра. Доказательством этого являются фотографии, полученные при помощи космического телескопа Хаббл. Кроме того, бесценную информацию о планетах, астероидах икометах Солнечной системы получают с помощью космических аппаратов.

Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека

Как утверждают учёные НАСА, вопреки распространённым представлениям, при попадании в открытый космос без защитного скафандра человек не замёрзнет, не взорвётся и мгновенно не потеряет сознание, его кровь не закипит. Вместо этого настанет быстрая смерть от недостатка кислорода. Кроме того, со слизистых оболочек организма (язык, глаза, лёгкие) начнёт быстро испаряться вода. Некоторые другие проблемы —декомпрессионная болезнь, солнечные ожоги незащищённых участков кожи и поражение подкожных тканей — начнут сказываться уже через 10 секунд. В какой-то момент человек потеряет сознание из-за нехватки кислорода. Смерть может наступить примерно через 1-2 минуты, хотя точно это неизвестно. Тем не менее, если не задерживать дыхание в лёгких (попытка задержки приведёт к баротравме), то 30-60 секунд пребывания в открытом космосе не вызовут каких-либо необратимых повреждений человеческого организма.

В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд — примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.

Журнал «Aviation Week and Space Technology» 13 февраля 1995 г. опубликовал письмо, в котором рассказывалось об инциденте, произошедшем 16 августа 1960 года во время подъёма стратостата с открытой гондолой на высоту 19,5 миль для совершения рекордного прыжка с парашютом. Правая рука пилота оказалась разгерметизирована, однако он решил продолжить подъём. Рука, как и можно было ожидать, испытывала крайне болезненные ощущения, и ею нельзя было пользоваться. Однако при возвращении пилота в более плотные слои атмосферы состояние руки вернулось в норму.

Границы на пути к космосу

• Уровень моря — 100 кПа (1 атм.; 760 мм рт. ст;) атмосферного давления.
• 4,7 км — МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров.
• 5,0 км — 50 кПа атмосферного давления (½ нормального).
• 5,3 км — Половина всей атмосферы лежит ниже этой высоты.
• 8,8 км — Высочайшая точка Земли, вершина горы Эверест.
• 16 км — Потребность дополнительного давления в кабине.
• 18 км — Граница между тропосферой и стратосферой.
• 20 км — Закипание воды при комнатной температуре (телесные жидкости не начинают кипеть, поскольку тело генерирует достаточно внутреннего давления, чтобы предотвратить этот эффект).
• 32 км — Предел для турбореактивных самолетов.
• 34,668 км — Рекорд высоты для воздушного шара (стратостата), управляемого человеком.
• 45 км — Предел для прямоточных воздушно-реактивных самолетов.
• 50 км — Граница между стратосферой и мезосферой.
• 51,82 км — Рекорд высоты для беспилотного аэростата.
• 80 км — Граница между мезосферой и термосферой
• 100 км — Линия Кармана, которая определяет «официальную» границу между космосом и атмосферой. Аэродинамические поверхности больше не работают за неимением атмосферного давления.
• 120 км — Первые заметные проявления атмосферы во время возвращения на Землю с орбиты.
• 200 км — Наиболее низкая возможная орбита с краткосрочной стабильностью (до нескольких дней).
• 350 км — Наиболее низкая возможная орбита с долгосрочной стабильностью (до нескольких лет).
• 690 км — Граница между термосферой и экзосферой.

Условия для выхода на орбиту Земли

Для того, чтобы выйти на орбиту, тело должно достичь определённой скорости. Космические скорости для Земли:

• Первая космическая скорость — 7,910 км/с
• Вторая космическая скорость — 11,168 км/с
• Третья космическая скорость — 16,67 км/с
• Четвёртая космическая скорость — около 550 км/с

Первым, кто понял, что для достижения таких скоростей при использовании любого химического топлива нужна многоступенчатая ракета на жидком топливе, был Константин Циолковский.