spaţiu

Straturile atmosferei (nu la scară)

Spatiul se referă la spațiul dintre corpurile cerești . În atmosfera de corpuri cerești solide și gazoase (cum ar fi stele și planete ) nu au o limită superioară fixă, dar devin treptat mai subțire odată cu creșterea distanței de corp ceresc. Peste o anumită înălțime se vorbește despre începutul spațiului.

În spațiu există un vid mare cu o densitate mică a particulelor. Cu toate acestea, nu este un spațiu gol, ci conține gaze , praf cosmic și particule elementare ( neutrini , radiații cosmice , particule), precum și câmpuri electrice și magnetice , câmpuri gravitaționale și unde electromagnetice ( fotoni ). Vidul aproape complet din spațiu îl face extrem de transparent și permite observarea obiectelor extrem de îndepărtate, cum ar fi alte galaxii . Cu toate acestea, nebuloasele din materie interstelară pot, de asemenea, să obstrucționeze sever vederea obiectelor din spatele lor.

Conceptul de spațiu nu trebuie echivalat cu universul , care este un nume germanizat pentru universul în ansamblu și, astfel, include totul , inclusiv stelele și planetele în sine. Cu toate acestea, cuvântul german „Weltall” sau „Toate” este folosit colocvial cu semnificația „Weltraum”.

Explorarea spațiului se numește explorare spațială . Călătoria sau transportul în sau prin spațiu este cunoscută sub numele de călătorie spațială .

Tranziția în spațiu

Zona de tranziție între atmosfera terestră și spațiu, cu semiluna în fundal. Fotografie făcută de pe ISS .

Tranziția dintre atmosfera terestră și spațiu este fluidă. Federația Aeronautică Internațională (FAI) definește limita la spațiu , la 100 de kilometri deasupra nivelului mării , linia Kármán . La această altitudine, viteza necesară pentru a obține ridicarea pentru zbor este aceeași cu viteza orbitală a unui satelit , astfel încât deasupra acestei linii nu mai este semnificativ să vorbim despre aviație . Abatându-se de la aceasta, NASA , Forțele Aeriene ale SUA definesc deja înălțimea de 50 de mile (aproximativ 80 km) ca fiind începutul spațiului. Ambele înălțimi sugerate, deoarece limitele sunt în atmosfera înaltă . O lege internațională care obligă înălțimea marginii spațiului nu există.

O altă definiție a înălțimii care se discută este cea mai mică înălțime a perigeului posibilă a unui satelit terestru, deoarece atmosfera subțire are un efect de frânare care nu poate fi neglijat chiar și peste 100 de kilometri. Cea mai mică înălțime posibilă a perigeului pentru o navă spațială cu un sistem de propulsie care orbitează eliptic pământul este de aproximativ 130 de kilometri. Pentru o navă spațială neputerită, aceasta este de aproximativ 150 de kilometri. Dar chiar și la 400 de kilometri, altitudinea Stației Spațiale Internaționale , un efect de frânare al atmosferei poate fi încă simțit, ceea ce face ca ISS să piardă în mod constant altitudine și să fie împins în mod repetat pe o orbită mai înaltă de navele spațiale ancorate.

Linia Kármán a lui Venus este la aproximativ 250 de kilometri, cea a lui Marte la aproximativ 80 de kilometri. În corpurile cerești care nu au sau aproape nici o atmosferă, cum ar fi Mercur , luna Pământului sau asteroizii , spațiul începe direct pe suprafața corpului.

Când nava spatiala re- intra în atmosferă, o reintrare altitudine este determinată pentru calculul traiectoriei de zbor , astfel încât influența atmosferei este de până practic neglijabilă la punctul de reintrare; din acest punct trebuie luat în considerare. De obicei, nivelul de reintrare este egal sau mai mare decât linia Kármán. NASA folosește aproximativ 122 de kilometri ca înălțime de reintrare pentru pământ.

Zone

De magnetosfera Scuturile pământul de vântul solar : un comprimat val de arc de șoc este creat pe zi lateral și un magnetic lungă coadă pe partea de noapte.

Există mari diferențe în spațiu între spațiul apropiat de pământ, spațiul interplanetar , spațiul interstelar , spațiul intergalactic și golurile .

Spațiul din apropierea Pământului

Spațiul din apropierea Pământului, cunoscut și sub numele de geospațiu , este dominat de câmpul magnetic al pământului (și nu de câmpul magnetic al soarelui ). Se extinde de la regiunile superioare ale atmosferei până la limita magnetosferei terestre . Aceasta măsoară aproximativ zece raze de pământ (aproximativ 60.000 km) pe partea însorită și aproximativ o sută de raze de pământ (600.000 km) pe partea de noapte sub forma unei cozi lungi. Magnetosfera terestră deviază vântul solar care curge de la soare în jurul pământului și astfel îl protejează de majoritatea fluxului de particule periculos pentru ființele vii. Doar o mică parte din vântul solar ajunge în atmosfera pământului lângă poli, unde devine vizibil ca aurora boreală.

Modificările mediului interplanetar în spațiul apropiat de Pământ sunt cunoscute sub numele de vreme spațială . Cauzele principale sunt schimbările vântului solar și razele cosmice ale Calea Lactee . Datorită acestor influențe, fluxurile de materie, particule și radiații intră în mediul pământului la intervale neregulate.

Nu toate corpurile cerești au astfel de câmpuri magnetice. De exemplu, luna este expusă vântului solar fără protecție.

Zona interioară a magnetosferei terestre este sfera plasmatică toroidală umplută cu plasmă relativ rece (prezentată în roșu în graficul adiacent). Există, de asemenea, o centură de radiații toroidale în magnetosfera terestră , centura Van Allen . Radiațiile ionizante puternice prevalează în această parte a spațiului apropiat de Pământ .

Spațiul interplanetar

Faceți clic pe imagine pentru a o recunoaște : „ Pământul navei spațiale ” ca un mic „ punct albastru pal ” în spațiul interplanetar, luat de la o distanță de aproximativ 40,5 UA (aproximativ 6 miliarde de km) nava spațială Voyager 1 pe 14 februarie 1990. dungile colorate sunt modele de difracție față de obiectivul camerei.

Heliosfera sub influența gazului interstelar

Spațiul interplanetar este spațiul din sistemul nostru solar umplut cu praf interplanetar , vântul solar și câmpul magnetic al soarelui . Câmpul magnetic al soarelui interacționează cu vântul solar și determină în mare măsură fluxul acestuia. În schimb, vântul solar, ca plasmă conductivă electric , conduce și întărește și câmpul magnetic al soarelui.

Spațiul interplanetar este spațiul din heliosferă până la stratul limită al heliopauzei . Heliosfera are o rază estimată de aproximativ 110 până la 150 UA și, la rândul său, protejează sistemul solar și planetele de particule de raze cosmice cu energie foarte mare.

Spațiul interestelar

Nor interstelar de gaz și praf cu o lungime de aproximativ un an lumină

Locuri de naștere ale stelelor întunecate din Nebuloasa Vultur

Spațiul interstelar descrie spațiul dintre astropauza stelelor dintr-o galaxie . El este plin de materie interstelară și câmp magnetic magnetic. Materia interstelară joacă un rol esențial în astrofizică , deoarece creează stele care , cu vânturi stelare și supernove, eliberează și materia în spațiul interstelar.

Există regiuni în spațiul interstelar cu densități mai mari de particule, care se numesc nori interstelari . Se face o distincție între diferitele tipuri de astfel de nori în funcție de densitatea lor, mărimea și temperatură: în zonele HI hidrogenul este neutru atomic, în zonele H-II ionizat atomically (o stare de plasmă formată din protoni individuali), în nori moleculari ca hidrogen molecular (H ₂ ). Contracția gravitațională creează noi sisteme stelare din nori moleculari. Sistemul nostru solar a ieșit, de asemenea, dintr-un astfel de nor, norul primordial .

Densitatea materiei din mediul interstelar poate varia foarte mult. În medie, este de aproximativ 10 ⁶ particule pe metru cub, dar în norii moleculari reci poate fi de 10 ⁸ până la 10 ¹² particule pe metru cub. Norii moleculari gigantici pot avea de milioane de ori masa soarelui și reprezintă o proporție considerabilă din masa din mediul interstelar.

, Când viteza stelei este suficient de mare pentru a ajunge la un mediu interstelar la limitele pauzelor Astro, pot apărea fronturi de șoc ( șocuri de arc engleză ). În cazul soarelui, viteza este probabil prea mică pentru aceasta, astfel încât în ​​locul unei unde de șoc de arc, se presupune doar o undă de arc relativ blândă .

La 12 septembrie 2013, NASA a anunțat că nava spațială Voyager 1 a părăsit heliosfera pe 25 august 2012, când a înregistrat o creștere bruscă a densității plasmei. Voyager 1 a fost primul obiect creat de om care a ajuns în spațiul interstelar. Sonda sora Voyager 2 a părăsit heliosfera ca al doilea obiect pe 5 noiembrie 2018.

Soarele traversează fulgul local de aproximativ 100.000 de ani , o regiune din spațiul interstelar cu o densitate mai mare decât mediul înconjurător și se așteaptă să-l părăsească din nou peste 10.000 până la 20.000 de ani. Fulgul local este situat în interiorul balonului local , o regiune a Căii Lactee cu densitate mai mică.

Spațiul intergalactic

Simularea computerizată a unui spațiu de 43 × 43 × 43 megaparsec : arată în intervalul logaritmic cum regiunile cu densitate mai mare de materie se contractă prin gravitație , creând goluri cosmice .

Spațiul intergalactic este spațiul dintre galaxii. Cea mai mare parte a universului este spațiu intergalactic. Mediul intergalactic este format în principal din hidrogen gaz / plasmă ionizat (HII), adică cantități egale de protoni și electroni liberi.

Mediul intergalactic dintre galaxii nu este distribuit uniform, ci există mai degrabă în conexiuni asemănătoare firelor, filamentele . Clusterele și superclusterele de galaxii sunt situate la nodurile lor . Între filamente există goluri uriașe cu o densitate de materie mult mai mică, numite goluri . Golurile conțin doar câteva galaxii. Filamentele și golurile sunt cele mai mari structuri cunoscute în prezent în univers.

Mediul intergalactic este împărțit în două tipuri. Gazul care curge din goluri în zona filamentelor se încălzește până la temperaturi de 10 ⁵  K până la 10 ⁷  K. Acest lucru este suficient de fierbinte încât, atunci când atomii se ciocnesc, electronii sunt separați de nucleele de hidrogen, motiv pentru care există ca plasmă ionizată. Aceasta se numește mediu intergalactic cald-fierbinte (WHIM). (Deși plasma este foarte fierbinte după standardele pământești, 10 ⁵  K este adesea denumită „caldă” în astrofizică .) Simulările și observațiile pe computer indică faptul că până la jumătate din toată masa atomică din univers există în acest diluat, cald-cald. stare plasmatică.

Acolo unde gazul curge din structurile filamentare ale WHIM în nodurile filamentelor cosmice, acesta se încălzește și mai mult și atinge temperaturi de 10 ⁷  K până la 10 ⁸  K, uneori chiar peste. Acest mediu intergalactic este numit mediu intracluster (ICM). Poate fi observat prin emisia puternică de raze X.

Temperatura spațiului

Nici o temperatură nu poate fi atribuită camerei în sine, ci doar materia sa și radiația care acționează în ea . Materia (foarte subțire distribuită) în spațiu poate avea temperaturi foarte ridicate. Atmosfera ridicată terestră atinge temperaturi de aproximativ 1400  Kelvin . Plasma intergalactică, cu o densitate mai mică de un atom de hidrogen pe metru cub, poate atinge temperaturi de câteva milioane de Kelvin; într-un grup de galaxii precum Perseus Cluster, de asemenea, 100 de milioane de Kelvin. Temperatura ridicată rezultă din viteza mare a particulelor. Apare, de exemplu, în raze X puternice care emană de la o astfel de plasmă intergalactică fierbinte. Un termometru obișnuit ar arăta, totuși, temperaturi apropiate de zero absolut , deoarece densitatea particulelor este mult prea mică pentru a produce un transport de căldură măsurabil .

Radiația de fond cu microunde măsurată în toate direcțiile este de 2,725 Kelvin (-270,425 ° C) și este temperatura teoretică de echilibru a materiei dacă nu își generează propria radiație de căldură prin conversia energiei . Datorită efectului Joule-Thomson , există și regiuni mai reci. Ceață bumerang are cea mai scăzută temperatură naturală de minus 272 grade Celsius - doar un grad peste zero absolut.

Solidele din spațiul apropiat de pământ sau interplanetar experimentează o căldură radiantă mare pe partea lor orientată spre soare, dar frig mare pe partea lor îndepărtată de soare, deoarece acolo ei înșiși își radiază energia termică în spațiu. De exemplu, suprafața lunii Pământului poate atinge temperaturi de până la 130 ° C pe partea orientată spre soare, în timp ce pe partea orientată spre soare scade la aproximativ -160 ° C. De asemenea, de exemplu, costumul spațial al unui astronaut care întreprinde o misiune externă pe stația spațială internațională , are aproximativ 100 ° C pe partea orientată spre soare. Pe partea de noapte a pământului, radiația solară este umbrită, iar radiația infraroșie slabă a pământului permite costumului spațial să se răcească la aproximativ −100 ° C.

Spațiu și imponderabilitate

Spre deosebire de ceea ce se crede adesea laicilor, nu există nicio greutate generală în spațiu . Forța gravitațională a atracției reciproce a maselor acționează peste tot și pe cele mai mari distanțe. Greutatea apare întotdeauna în spațiu atunci când un corp experimentează doar accelerații gravitaționale, astfel încât acesta este în cădere liberă . Dacă este necesar, căderea liberă conduce corpul pe o orbită în jurul unui corp ceresc.

Ori de câte ori o navă spațială accelerează sau frânează singură, aceasta nu mai este în cădere liberă și se poate simți o forță de accelerație (forța g ). Un corp rotativ are, de asemenea, o forță centrifugă corespunzătoare dimensiunii și vitezei de rotație . Ambele forțe sunt cauzate de inerția corpului.

Ori de câte ori un corp este inhibat în căderea sa, el experimentează greutate de la o forță contrară . În cazul unei planete sau a unei luni fără atmosferă (cum ar fi luna Pământului ), spațiul se extinde până la sol. Prin urmare, toate obiectele de pe suprafața corpului ceresc se află și în spațiu în același timp. Întrucât căderea lor este inhibată de sol, ei nu experimentează imponderabilitatea, ci gravitația normală a corpului ceresc.

Om în spațiu

• A se vedea , de asemenea , răspunderea spațiu , colonizarea spațiului , turismul spațial , trupele spațiale , arma spațiu , vârstă spațiu

Calatoria in spatiu

Prima fotografie din spațiu, făcută de la o înălțime de aproximativ 105 km de un alb-nisip modificat - A4 , 24 octombrie 1946

Astronautul Bruce McCandless (1984)

Istoria călătoriilor în spațiu începe cu dezvoltarea rachetei și a tehnologiei de rachete , în special motoarele de rachetă . Consultați Lista listelor de lansări ale lansatorului .

Călătorii spațiale fără pilot

Primele obiecte create de om care au străpuns granița în spațiu au fost armele rachete de artilerie balistică de tip Aggregat 4 („A4” pe scurt), care au fost dezvoltate de Reich-ul german sub conducerea lui Wernher von Braun în timpul celui de- al doilea război mondial. și utilizate în scopuri de război din 1942 au fost. Propaganda nazistă botezată acest model de racheta „ Vergeltungswaffe 2“ , în 1944 , sau „V2“ pentru scurt.

Cu Operațiunea Overcast și programele ulterioare, principalii ingineri germani de rachete, inclusiv Wernher von Braun, au fost relocați în SUA după cel de-al doilea război mondial. Cu tehnologia capturată a A4 și a inginerilor germani, au început dezvoltările spațiale din SUA.

Spațiul sovietic și-a început și el racheta germană A4, care după 1945, însoțită de o serie de ingineri de rachete, a venit ca pradă de război în Uniunea Sovietică. Sub Sergei Pawlowitsch Koroljow , A4 a fost copiat mai întâi, apoi din 1950 primul ICBM din lume și vehiculul de lansare R-7 dezvoltat și utilizat din 1953. Primul satelit artificial de pământ, Sputnik 1 , a fost lansat în 1957 cu un R-7 . Acest lucru a arătat clar că Uniunea Sovietică a fost cel puțin egală din punct de vedere tehnologic cu SUA în dezvoltarea călătoriilor sale spațiale („ șocul Sputnik ”).

În călătoriile spațiale fără pilot, printre altele, vehiculele de lansare, sateliții artificiali , sondele spațiale și telescoapele spațiale sunt utilizate ca nave spațiale .

Zbor spațial echipat

Spațiul echipat a început în era Războiului Rece în timpul „ cursei spațiale ” dintre superputerile aflate în luptă SUA și Uniunea Sovietică . Prima persoană din spațiu a fost cosmonautul sovietic Yuri Gagarin la 12 aprilie 1961 . Primul astronaut american din spațiu câteva săptămâni mai târziu, la 5 mai 1961, a fost Alan Shepard ; prima (și multă vreme singura) femeie din spațiu a fost Valentina Vladimirovna Tereshkova în 1963 . În 1965, Alexei Leonow a fost prima persoană care a părăsi lui nava într - un costum spațial și plutesc liber în spațiu în timpul unei externe misiuni. Primul german Sigmund Jähn din 1978 ; primul austriac în 1991, Franz Viehböck , și primul (și până acum numai) elvețian în 1992, Claude Nicollier .

Sub conducerea lui Wernher von Braun, familia de rachete Saturn a fost dezvoltată pentru agenția federală civilă americană NASA, ca parte a programului american Apollo . Aceste vehicule puternice de lansare, care au început să fie folosite în 1961 și s-au încheiat în 1975, au fost prima și până acum singura dată când oamenii au fost aduși mai departe de orbita terestră joasă. Un total de 24 de astronauți au fost zburați pe Lună cu rachete Saturn, dintre care 12 au intrat pe suprafața lunară. Programul lunar cu echipaj sovietic a fost întrerupt după 4 declanșări false ale rachetei mari N1 fără ca un cosmonaut să fi pus piciorul pe lună.

În călătoriile spațiale cu echipaj, sunt utilizate vehicule de lansare, nave spațiale, navete spațiale , avioane spațiale și stații spațiale .

Legea spațială

Ramura dreptului legată de activitățile naționale și internaționale în spațiu se numește drept spațial.

Tratatul privind spațiul cosmic adoptat de Națiunile Unite în 1967 ( Tratatul privind principiile care guvernează activitățile statelor în explorarea și utilizarea spațiului cosmic, inclusiv Luna și alte corpuri cerești ) este tratatul fundamental al dreptului spațial.

Dezvoltarea materiilor prime

Meteoriții permit să se tragă concluzii despre compoziția chimică a asteroizilor

Se presupune că materiile prime, cum ar fi rocile , metalele prețioase sau pământurile rare, pot fi găsite pe corpuri cerești sau în spațiu în mare măsură și cu o mare valoare economică. Asteroizii din apropierea pământului, de exemplu, constau în 30% metale precum fierul și nichelul și cantități mai mici de cobalt , aur sau platină .

Exploatarea minieră în spațiu nu este încă altceva decât un termen colectiv pentru viziuni și concepte corespunzătoare despre viitor.

În 2014, cercetătorii ESA au prezentat idei pentru dezvoltarea economică a lunii la conferința științifică ESOF de la Copenhaga .

În 2015, SUA au adoptat o lege privind utilizarea comercială a rocilor în spațiu pentru cetățenii săi. Compania americană Deep Space Industries (DSI), care își propune să dezvolte acest potențial sector, a trasat paralele în 2016 cu acapararea istorică a pământului în Vestul Sălbatic și graba aurului din California în secolul al XIX-lea, pentru a atrage investitori.

În noiembrie 2016, micul stat luxemburghez din UE a prezentat un proiect de lege privind extracția materiilor prime în spațiu, care este destinat să ofere cercetătorilor și investitorilor certitudine juridică cu privire la orice proprietate a materialului din spațiu. Inițiativa Space Resources , fondată de Luxemburg, își propune să extragă materii prime precum metale și minerale , dar și apă din corpurile cerești apropiate de pământ. Acestea ar trebui utilizate în principal în spațiu pentru călătoriile spațiale și să permită o nouă industrie spațială : apa și oxigenul ar putea fi utilizate ca combustibil pentru vehiculele spațiale sau astronauții ar putea fi furnizați cu apă găsită pe asteroizi. Companii americane precum DSI și Planetary Resources (PR) au stabilit deja birouri europene în Luxemburg. Guvernul luxemburghez însuși promovează inițial „mineritul spațial” cu 200 de milioane de euro.

Vezi si

• Lista astronautilor , națiunea spațială

Dovezi individuale