Высота космоса от земли: что такое космос и на какой высоте от земли он начинается

Содержание

Где начинается космос? Об этом вовсю спорят Джефф Безос и Ричард Брэнсон. А простого ответа вообще-то нет — Meduza

1

Что случилось?

Во вторник, 20 июля, на 16 часов по московскому времени запланирован полет многоразовой суборбитальной ракетной системы New Shepard компании Blue Origin, принадлежащей миллиардеру Джеффу Безосу.

На борту будет четыре человека. Полет продлится около 11 минут от старта до посадки с максимальной высотой примерно 105 километров. Все пройдет в полностью автоматическом режиме под управлением бортовых компьютеров, астронавтам останется только насладиться прекрасным видом Земли и попробовать полевитировать в невесомости около четырех минут.

При этом 11 июля Безоса уже опередили: ракетоплан VSS Unity компании Virgin Galactic, принадлежащий его главному конкуренту по космическому туризму, бизнесмену Ричарду Брэнсону, доставил экипаж из шести человек на высоту 86 километров.

Теперь в Blue Origin настаивают: это не был полет в космос. И указывают, что ракетоплан Брэнсона не пересек международную границу космоса, которая находится на высоте 100 километров.

При этом NASA, американские ВВС и Федеральное управление гражданской авиации считают, что граница космоса расположена на высоте 80,45 километра (50 миль) — и Брэнсон ее преодолел.

2

И кто прав?

Любая граница космоса условна. Не существует такой высоты, которую можно назвать «настоящей» космической границей с точки зрения физики.

Сейчас ученые делят атмосферу на тропосферу (высота до 20 километров), стратосферу (до 50 километров), мезосферу (до 85 километров), термосферу (до 690 километров) и экзосферу (до 10 тысяч километров). Каждый слой имеет разную плотность и определенные физические свойства.

Но в реальности их границы условны, они регулярно меняются — из-за климата или, например, солнечной активности. Это, в свою очередь, влияет на авиацию и космонавтику. Скажем, во время активного солнечного ветра атмосфера «распухает» и низкоорбитальные космические аппараты быстрее сходят с орбиты.

Здесь нет такого четкого раздела, как, например, между сушей и океаном. Поэтому границу космоса всегда определяют приблизительно и в зависимости от того, что именно важно с точки зрения того или иного типа полета. Так, многие специалисты считают, что космическое пространство начинается там, где расположена ближайшая к планете точка эллипса, по которому искусственный спутник может двигаться по орбите и не падать, — наименьший перигей. Чаще всего называют 125 километров, где спутники еще не начинают падение из-за торможения в атмосфере, но отдельные аппараты делали несколько витков и на высоте 80–90 километров.

3

А разве космос начинается не там, где появляется невесомость?

На самом деле это не очень хороший критерий.

Невесомость на короткое время может возникнуть явно задолго до входа в космос — например, при параболических полетах самолетов в атмосфере. В таком случае самолет резко поднимается вверх, а затем, сделав «горку», спускается вниз. У подножий этой «горки» возникают перегрузки, а на самой «горке» — 22 секунды невесомости. Обычно за полет делается десять «горок», чтобы пассажиры в салоне самолета без кресел вдоволь полетали в невесомости. Нечто похожее проделал и ракетоплан Брэнсона, только значительно выше.

И наоборот, уже в космосе станцию можно закрутить и внутри нее появится вес, направленный из центра наружу, — тогда люди будут ходить по потолку.

4

Почему в Blue Origin тогда говорят именно о 100 километрах?

Это так называемая линия Кармана, которую действительно часто называют «международной границей космоса».

Она появилась в 1961 году по соглашению между делегатами Международной авиационной федерации и названа в честь переехавшего в США венгерского инженера и физика Теодора фон Кармана. Он первым рассчитал теоретический предел высоты, до которой могут летать самолеты с помощью аэродинамических сил, — 83 километра. Продолжить полет выше может только аппарат, оснащенный ракетным двигателем, благодаря реактивному движению.

Поскольку в разных странах используются разные системы мер — в футах, милях и т.  д., Международная авиационная федерация для удобства приняла круглое число в метрической системе — 100 километров. Однако американские космические организации используют другое округление расчетов Кармана — до 50 миль (80 километров). Поэтому они исходят из того, что аппарат Брэнсона летал в космос — и линию, рассчитанную самим Карманом, он действительно преодолел.

5

Но если авиационная федерация — международная, значит, статус ее решений выше?

Все немного сложнее.

Международная авиационная федерация использует линию Кармана с одной конкретной целью — для регистрации рекордов в авиации и в пилотируемой космонавтике.

Когда Карман закончил свои расчеты, он обратился сразу в две федерации: в Международную астронавтическую, объединяющую профессионалов в космонавтике по всему миру, и в Международную авиационную. Для первой эта высота оказалась слишком незначительной, а вот авиационная внесла отметку 100 километров в новый раздел по космическим рекордам (.pdf).

С тех пор любой, кто хочет зарегистрировать рекорд по полету в космос, может это сделать только в том случае, если экипаж транспортного средства поднимется на высоту свыше 100 километров.

Это означает, что члены экипажа Брэнсона не могли бы претендовать на космический рекорд, а вот 82-летняя летчица Уолли Фанк, участница полета на корабле Джеффа Безоса, может быть объявлена самой пожилой жительницей Земли, преодолевшей линию Кармана.

Но называть значение, выбранное Международной авиационной федерацией, границей космоса в каких-то еще смыслах, кроме фиксирования рекордов, можно только с очень большой натяжкой.

Например, в тех же США раньше использовали в дополнение к 80 километрам еще одно значение. В период полетов космических шаттлов Центр управления полетами в Хьюстоне считал границей космоса 122 километра — высоту, на которой крылатые челноки при посадке уже испытывали сопротивление атмосферы.

6

Получается, международной границы космоса просто не существует?

Так часто называют линию Кармана, но это условность. Не только физической, но юридически установленной границы космоса до сих пор нет.

Международным законодательством в этой сфере занимается Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях. Он многократно поднимал вопрос о «делимитации воздушного и космического пространств» (.pdf), то есть о проведении этой границы. Но переговоры до сих пор ни к чему не привели: у государств разные мнения на этот счет (.pdf).

Так, США выступают за дифференцированный подход. Границей космоса с точки зрения астронавтики они считают 80 километров, но при этом выступают за то, чтобы национальный суверенитет распространялся на воздушное пространство высотой до 100 километров.

И одновременно, как и многие государства, запускающие аппараты в космос, они хотят иметь право свободного пролета над территориями других стран на высотах ниже 100–110 километров — без получения специального разрешения (которое необходимо для пролета самолетов). Это необходимо, чтобы выходить на орбиту и возвращаться на Землю. Например, российские пилотируемые корабли «Союз» начинают активно снижаться над Африкой и пролетают над несколькими странами перед тем, как приземлиться в степях Казахстана возле космодрома Байконур.

7

Почему ракетоплан Брэнсона не смог подняться всего на 20 километров выше и снять все вопросы?

Потому что он слишком большой.

Прародитель ракетопланов Брэнсона — SpaceShipOne — совершил три успешных полета выше 100 километров в 2004 году, став первым в истории частным космическим кораблем. Именно тогда Ричард Брэнсон решил инвестировать в космический туризм и создал компанию Virgin Galactic. Но SpaceShipOne были рассчитаны на трех человек, а новые ракетопланы SpaceShipTwo — на двух пилотов и шестерых пассажиров. При увеличении размеров и массы как раз и возникли проблемы. Сделать самолет-носитель и ракетоплан побольше удалось, а вот изготовить более мощный реактивный двигатель — нет. Поэтому VSS Unity и не может преодолеть линию Кармана. Возможно, это получится у новых ракетопланов Virgin Galactic.

Но даже если клиенты Blue Origin окажутся на высоте 105–110 километров в термосфере, а пассажиры Virgin Galactic были «только» в мезосфере на высоте 80–90 километров, все равно те и другие будут считаться в США астронавтами и попадут в соответствующие списки.

8

Но ведь чем выше, тем сильнее впечатления…

Не факт.

Совсем не очевидно, что десятиминутный полет в капсуле на ракете New Shepard от Безоса будет в чем-то более впечатляющим, чем часовой полет на футуристичном самолете-носителе White Knight Two с завершающим рывком на ракетоплане SpaceShipTwo. В обоих случаях продолжительность невесомости равна четырем минутам, а виды из иллюминаторов будут похожими — только клиенты Брэнсона посмотрят на них дольше.

Многое в итоге будет упираться в вопрос цены. Полет на ракетоплане SpaceShipTwo обойдется в 250 тысяч долларов, а стоимость билета на New Shepard все еще не объявлена. Если она в итоге окажется выше, необходимо обосновать почему.

Между тем в 2018 году Международная авиационная федерация объявила, что с учетом новых данных о суборбитальных полетах и новых расчетов (. pdf) она готова совместно с Международной астронавтической федерацией рассмотреть снижение линии Кармана до 80 километров. Правда, пока решение не принято, но успешный полет Брэнсона и в целом развитие космического туризма вполне могут дать толчок к этому.

Александр Хохлов

Вертикаль

Проехав несколько сотен километров по Земле, вы скорее заметите изменения в архитектуре и инфраструктуре, чем в климате. С движением вверх все иначе. С первыми же километрами ситуация кардинально меняется, да и вообще — дорога из города на дачу, как правило, длиннее пути в космос. Рассказываем, что ждет человека на разной высоте и где сегодня проходит предел нашим путешествиям наверх.

115,8 метра: выше деревьев

Это максимальная высота деревьев на Земле. Рекорд принадлежит вечнозеленой секвойе (Sequoia sempervirens) из Калифорнии, которую за уникальность нарекли Гиперионом. Может показаться удивительным, но дерево, которое уже 600-800 лет как растет в не самом укромном месте на планете, заметили и решили измерить только в 2006 году.

2,5 километра: подступает горняшка

На этой высоте примерно у половины людей начинается высотная болезнь — если, конечно, речь не идет о жителях этих высот, которые давно акклиматизировались. Из-за пониженного давления воздуха в легкие попадает меньше кислорода, его концентрация в крови снижается, а значит и ткани снабжаются им хуже.

4,3 километра: осторожнее с колой и ментосом

Вероятно, это самая высокая точка земной поверхности, в которой проводился эксперимент с колой и ментосом. Звучит как школьная забава, но обставлено все было строго: американские химики действительно проверяли гипотезу о том, что с увеличением высоты над уровнем моря будет увеличиваться и объем пены, образующейся из-за реакции. Они подошли к делу серьезно и учли многие детали — например, брали бутылки из одной партии и обеспечивали одинаковую температуру на разной высоте. Гипотеза подтвердилась, и на вершине горы Пайкс-Пик объем пены оказался максимальным — 1,8 литра.

5,5 километра: половина атмосферы

Атмосфера Земли в основном сосредоточена на ее поверхности. Уже на этой высоте позади осталась половина ее частиц.

7,3 километра: выше птиц

7290 метров — это максимальная достоверно зарегистрированная высота полета птицы. Рекорд установил горный гусь (Anser indicus),
который в составе стаи перелетел через Гималаи. Есть также рассказы
очевидцев о том, что эти птицы забирались и выше, но они, к сожалению,
достоверно не подтверждены. Впрочем, ученые не сильно сомневаются в том,
что они могут быть правдой: в 2019 году исследователи провели
эксперимент с аэродинамической трубой и симулированной атмосферой, и показали, что горный гусь (Anser indicus) способен выдержать полет и на высоте девяти километров. Такие же эксперименты с разреженным давлением показали еще и то, что на такой высоте могут летать и насекомые — шмели Bombus impetuosus. А в 1973 году было зарегистрировано
столкновение африканского сипа (Gyps rueppellii) с самолетом на высоте 37 тысяч футов (11,28 километра),
но этот случай обычно не упоминается в научной литературе из-за
недостаточного доверия данным.

8 километров: надеваем кислородную маску

Примерно на этой высоте начинается «мертвая зона»,
в которой кислорода уже так мало, что человеческое тело неспособно
приспособиться, поэтому пребывание здесь без дополнительного
источника кислорода грозит целым рядом проблем с работой органов, потерей
сознания и смертью.

11 километров: потерпите, скоро потеплеет

Позади 3/4 частиц атмосферы. Средняя температура здесь
составляет −56,5 градуса Цельсия. Дальше масса и плотность атмосферы
продолжат снижаться. Можно предположить, что температура падает вместе
с ними, но на самом деле это не так — она останется прежней до примерно
16-20 километров, а выше даже начинает увеличиваться вплоть до высоты 50 километров, где она может доходить до 0 градусов Цельсия. Все дело
в том, что на этих высотах располагается озоновый слой, поглощающий
ультрафиолетовое излучение от Солнца и инфракрасное из более низких
слоев атмосферы, что вызывает нагревание.

12,5 километра: выше коптеров

Наибольшая высота полета мультикоптера и вообще винтокрылого летательного аппарата. Рекорд установил
Денис Корякин, который в 2019 году запустил в Томской области
квадрокоптер на максимальную высоту от 12467 до 12925 метров: первая
величина получена по GPS, а вторая — по показаниям барометра.

18 километров: выше облаков

Здесь заканчиваются перистые облака, причем так высоко они бывают лишь в тропических широтах, и то редко. Они выглядят как длинные полосы, причем они могут состоять из множества поперечных полос, меньших по размеру. Это самый высокий вид «обычных» облаков — дальше только серебристые облака и другая экзотика (подробнее — в материале «Серебро в облаках»).

41,42 километра: выше парашютистов

На этой высоте Алан Юстас в 2014 году спрыгнул
со стратостата, чтобы затем пролететь 4,5 минуты в свободном падении.
Затем на высоте трех километров он раскрыл парашют и приземлился,
установив мировой рекорд по начальной высоте свободного падения.
Летел он, разумеется, в скафандре — температура и давление не позволяют хоть сколько-то находиться без него так высоко.

50 километров: пошли спрайты

Эксперименты с колой пока не проводили выше 4,3 километра, а спрайты наблюдаются начиная примерно с этой высоты. Они немного похожи на молнии и неразрывно связаны с ними, но отличаются по механизму, внешнему виду и высоте образования (молнии обычно возникает на высоте ниже 15 километров). Спрайт появляется сразу после мощного разряда молнии. Молния вызывает перераспределение зарядов, из-за чего грозовые облака приобретают отрицательный заряд. В этот момент между ними и ионосферой с положительными ионами возникает поле и может произойти еще один разряд — тот самый спрайт.

Это явление начали изучать в конце XX века, когда в 1989 году ученые получили, причем случайно, первый снимок спрайта. С тех пор они накопили как знания об этом явлении, так и красивые фотографии, часть из которых можно увидеть в материале «Спрайты, эльфы и синие струи».

76 километров: серебристые облака

На высоте от 76 до 85 километров иногда возникают
серебристые облака. Они разрежены и не видны днем, но когда Солнце
заходит за горизонт, оно начинает ярко подсвечивать их своими лучами. Подробнее
об этом виде облаков мы рассказывали в материале «Серебро в облаках».

80 километров: полярные сияния

Полярные сияния возникают, когда частицы солнечного ветра, в основном электроны, сталкиваются с кислородом и азотом атмосферы. Атомы ионизируются и возбуждаются, и из-за этого испускают свет. Принято считать, что полярное сияние зеленое, но на самом деле оно бывает и красным, и синим — зеленое просто наиболее распространено и хорошо заметно. Оно возникает из-за возбуждения атомарного кислорода, который ведет себя необычно: через 0,7 секунды он излучает зеленый свет с длиной волны 557,7 нанометров, а через 107 секунд еще и красный свет с длиной волны 630 нанометров. Но на небольших высотах возбужденные атомы довольно часто сталкиваются с другими атомами или молекулами, поэтому второе излучение, красного цвета, обычно уже не возникает. Но в зависимости от высоты атмосферы в ней могут возникать свечения как других цветов, так и с другим источником — азотом.

80,47 километра (50 миль): «линия Брэнсона»

Граница космоса по версии ВВС США. Ее же придерживается и Virgin Galactic, запускающая к космосу или в космос на ракетоплане людей, которые могут несколько минут побыть в невесомости и посмотреть на планету с огромной высоты.

100 километров: добро пожаловать в космос

На этой высоте проходит линия Кармана, то есть общепринятая граница
космоса. Разумеется, никакой резкой физической границы между атмосферой
и космосом нет. Но и чисто юридическим этот термин назвать нельзя. Теодор фон Карман предлагал рассматривать в качестве границы космоса
такую высоту, при которой силы, обусловленные орбитальной динамикой,
превышают аэродинамические силы. Карман давал этой высоте разные оценки,
а Эндрю Хейли, который первым предложил называть границу именно «Линией
Кармана», рассчитал ее равной 84 километрам. Через несколько лет и задолго до Virgin Galactiv границу пару раз пересек ракетоплан North American X-15.

Недавно, во многом из-за
запусков Virgin Galactic и Blue Origin (капсула которой регулярно пересекает эту линию),
дискуссии о ее высоте возобновились. В 2018 году Джонатан Макдауэлл
(Jonathan McDowell) выпустил
новый анализ на эту тему и обосновал, почему 80 километров — это более
научно корректное значение, после чего Международная авиационная
федерация (FAI) предложила обсудить возможное снижение официальной границы космоса.

420 километров: выше МКС

Примерно на этой высоте летает МКС. Примерно — потому
что ее высота постепенно уменьшается, а затем снова поднимается
двигателями. И даже тут летают микробы — частицы с ними на поверхности
поднимаются в верхние слои атмосферы с помощью «электрического лифта»,
что недавно доказал эксперимент, во время которого геном бактерий на поверхности станции сравнили с геномом бактерий из северных морей на Земле.

575 километров: «пик Дракона»

На такую высоту 16 сентября поднялся
Crew Dragon с первым полностью коммерческим космическим экипажем. Выше этой планки эксплуатируемые сегодня космические корабли с людьми на борту не летали.

600 километров: внутренний радиационный пояс

Мощное магнитное поле Земли захватывает заряженные частицы, из-за
чего вокруг планеты есть два радиационных пояса. Они оба имеют форму
тора, но состоят из разных частиц и расположены на разной высоте.
Внутренний пояс состоит преимущественно из протонов. Он начинается
примерно от 600-700 километров и заканчивается на уровне 10-12 тысяч
километров.

1374 километра: конечная

На такую высоту хотят отправить космических туристов
на космическом корабле Crew Dragon SpaceX и Space Adventures. Точная
высота полета неизвестна, но организаторы полета дали две подсказки: они
собираются отправить корабль на высоту «до трех раз выше высоты полета
МКС», то есть примерно до 1260 километров, и в то же время попытаются
побить полет рекорд полета Gemini 11, который в 1966 году поднялся
на 1374 километра.

 Потолок

Во всяком случае, на имеющихся у человечества связках из ракет-носителей и космических кораблей никто дальше не летал и лететь пока не собирается.

13 000 километров: внешний радиационный пояс

Этот пояс состоит уже в основном из электронов и заканчивается на высоте около 58 тысяч километров. Опасность радиационных поясов заключается в их влиянии на аппараты и космонавтов, вылетающих к Луне. Излучение в поясах настолько велико, что когда его впервые обнаружили в конце 1950-х годов, ученые заподозрили в этом советские ядерные испытания. Однако пролет через пояса занимает пару часов, поэтому они не представляют большой опасности для астронавтов, что показывает в том числе успешный опыт американских «Аполлонов».

382 500 километров: Луна

Таково среднее расстояние до естественного спутника Земли. Сюда за всю историю человечества долетали только экипажи девяти «Аполлонов». В первой лунной миссии «Аполлон-8» астронавты лишь облетели спутник и вернулись на Землю, а начиная с «Аполлон-11» они уже высаживались на поверхность Луны (за исключением неудачного «Аполлон-13»). Последний лунный полет по программе состоялся в конце 1972 года и с тех пор новых людей на Луне или ее орбите так и не было. Возможно, что до возвращения осталось совсем немного. Ближе всего пока выглядит SpaceX, которая собирается в 2023 году отправить в облет Луны японского миллиардера Юсаку Маэдзаву. Ракета, она же космический корабль, Starship пока ни разу не летала в космос, но летом ее наконец собрали — теперь дело в основном за американскими регуляторами, а не техникой.

Григорий Копиев

Почему определение границ космоса может иметь решающее значение для будущего космических полетов

В четверг утром, сразу после 8:00 по тихоокеанскому времени, два пилота на борту космического самолета Virgin Galactic зажгли ракетный двигатель транспортного средства высоко над пустыней Мохаве в общей сложности на 60 секунд. , взлетев на высоту 82,7 километра. Когда аппарат достиг максимальной высоты, команда Virgin Galactic праздновала: наконец-то они достигли космоса — новый рекорд компании.

По крайней мере, Virgin Galactic утверждает, что он отправился в космос. Но для многих это не место.

В какой-то момент, чем выше вы поднимаетесь по небу, плотная атмосфера Земли начинает истончаться, уступая место космическому вакууму. Но точная высота, на которой заканчивается воздушное пространство и начинается внешнее пространство, никогда не была полностью согласована, и многие разные группы предлагают разные ответы. Теперь одна международная организация рассматривает возможность изменения своего определения того, где «начинается» космос, потенциально приближая мир к консенсусу по сложной и удивительно напряженной теме.

«Где заканчивается чье-то воздушное пространство? Это явно представляет интерес».

Всемирная федерация воздушного спорта — или FAI, Fédération Aéronautique Internationale — объявила 30 ноября, что рассматривает возможность изменения линии Кармана — высоты, которая считается границей космоса. Линия названа в честь Теодора фон Кармана, венгерского инженера и математика, который первым рассчитал, где земная атмосфера становится слишком тонкой, чтобы самолеты могли летать. На протяжении десятилетий FAI устанавливала линию Кармана на высоте 100 километров или 62 мили. Но теперь организация, отвечающая за каталогизацию записей о воздушных и космических полетах, рассматривает возможность перемещения его на высоту 80 километров или 50 миль.

В краткосрочной перспективе изменение определения границы пространства кажется несущественным. Это может изменить некоторые исторические статистические данные о том, кто на самом деле был за пределами Земли (и пилоты, которые только что управляли космическим самолетом Virgin Galactic, могут похвастаться тем, что они сегодня были астронавтами). будущее космической отрасли. Например, это может усложнить то, какие транспортные средства мы считаем космическими кораблями и самолетами, изменив то, как мы будем регулировать эти транспортные средства в будущем. «Где заканчивается чье-то воздушное пространство? Это явно представляет интерес», — говорит Джонатан Макдауэлл, астрофизик из Гарварда и эксперт по космическим полетам.0005 Грань .

Перейдем к техническим вопросам

FAI рассматривает возможность внесения изменений благодаря новому исследованию, представленному Макдауэллом. Как человек, который жадно записывает статистику космических полетов, Макдауэлл хотел выяснить, сколько ракет на самом деле отправилось в космос и сколько людей можно считать астронавтами. И чтобы по-настоящему ответить на эти вопросы, ему нужно было знать, где начинается космос. Поэтому он просмотрел всю историю космических полетов, чтобы понять, сможет ли он лучше определить это.

После изучения многочисленных наборов данных об орбитальной статистике космических аппаратов за многие годы он пришел к оценке, которая, по его словам, является более точной, чем та, что в настоящее время используется FAI: 80 километров плюс-минус 10 километров. Проще говоря, это минимальная высота, на которой спутник может подняться и по-прежнему совершать обороты вокруг Земли. Чтобы оставаться на орбите, а также достигать такой малой высоты, аппарат должен находиться на эллиптической орбите. Это тот случай, когда космический корабль большую часть времени отклоняется далеко от Земли и проходит около 80 километров только за короткую часть пути. По словам Макдауэлла, в такой конфигурации космический корабль может оставаться на орбите в течение нескольких дней или недель.

Фотография ракеты SpaceX с длинной выдержкой, выводящей космический корабль на орбиту Изображение: SpaceX

Макдауэлл говорит, что 80 километров — это точка, в которой гравитация становится важнее атмосферы. «Вы находитесь в космосе, если можете игнорировать атмосферу», — говорит он. «И это не значит, что это не имеет никакого эффекта, но гравитация — это главное, о чем вам нужно беспокоиться».

Чтобы понять это, мы должны понять, что нужно, чтобы выйти на орбиту. Самое главное это скорость. На высоте Международной космической станции (около 254 миль / 408 километров) космические корабли движутся со скоростью более 17 000 миль в час. Тебе нужно идти , что быстро , чтобы попасть в состояние постоянного вращения вокруг нашей планеты. К сожалению, наша атмосфера слишком плотная, чтобы позволить объекту двигаться по орбите вокруг Земли ниже в небе с такой же скоростью. «Вы бы очень быстро загорелись, потому что пытались бы лететь по воздуху слишком быстро», — говорит Макдауэлл. Вот что он имеет в виду, говоря, что атмосфера важна.

Даже на высоте более 80 километров атмосфера Земли все еще существует — она просто супертонкая. Спутники, которые вращаются на высоте более 80 километров, все еще взаимодействуют с частицами нашей атмосферы. Воздух настолько разрежен, что не вредит орбите космического корабля. «Тогда вопрос в том, где вы проводите границу, где вы больше не находитесь в космосе? Это когда вы не можете даже ненадолго нырнуть в атмосферу на орбитальной скорости и продолжать движение». говорит Макдауэлл.

Космический самолет VSS Unity компании Virgin Galactic, который некоторые теперь считают космическим кораблем Изображение: Virgin Galactic

Итак, если это самый технический ответ, то почему формальное определение FAI в итоге оказалось равным 100 километрам? Сам Карман установил свой предел в 83,8 километра в 1956 году — однако он даже не пытался найти границу космоса. В основном он пытался определить, как высоко может летать самолет и при этом достигать подъемной силы. В конечном итоге этот предел был неверно истолкован как граница космоса, по словам Томаса Гангале, эксперта по космическому праву и исполнительного директора глобальной исследовательской сети OPS-Alaska. Он и Макдауэлл предполагают, что мы проползли до 100 километров, потому что люди просто начали округлять до красивого легко запоминающегося числа. «Около 1960, FAI решила установить предел в 100 километров только с целью установления рекордов — любой полет выше этого будет считаться космическим полетом».

Однако не все придерживаются определения пространства FAI. ВВС США, например, уже установили ограничение в 50 миль или примерно 80 километров и выдадут значки любому своему персоналу, который пролетит выше этой высоты. НАСА делает то же самое. И хотя у Федерального авиационного управления нет официального определения, оно обычно выдает значки космонавтов тем, кто прошел более 50 миль. Это то, что может стать более определенным по мере того, как все больше коммерческих игроков отправляются в космос. «Планы по выпуску и способ выпуска крыльев для космонавтов находятся на рассмотрении», — сообщил представитель FAA.0005 Грань .

Космическое право достигает новых высот

Но хотя разные организации имеют свои собственные определения, универсального согласия не существует. На самом деле США утверждают, что определение пространства с помощью международного права просто не обязательно. На встрече Организации Объединенных Наций в Вене в 2001 году делегация США заявила следующее:

Что касается вопроса об определении и делимитации космического пространства, то мы тщательно изучили этот вопрос и выслушали различные заявления, сделанные на этот сеанс. Наша позиция по-прежнему заключается в том, что в определении или делимитации космического пространства нет необходимости. Никаких юридических или практических проблем не возникало в связи с отсутствием такого определения. Напротив, различные правовые режимы, применимые к воздушному и космическому пространству, хорошо зарекомендовали себя в соответствующих сферах. Отсутствие определения или делимитации космического пространства не препятствует развитию деятельности ни в той, ни в другой сфере.

Правда в том, что определение пространства могло бы сделать международные отношения и правила немного более туманными. Если существует согласованная на международном уровне сплошная линия, где начинается космос, тогда другие страны могут возмутиться, если США будут летать на сверхвысокой высоте над чужой территорией, но ниже космической линии. Технически США могли лететь через воздушное пространство другой страны. Как бы то ни было, ничто не мешает США это сделать. «Они хотят оставить его неопределенным, прежде всего потому, что американские военные считают, что это дает им возможность действовать на любой высоте», — говорит Гангале. «Нельзя нарушать несуществующий закон».

«Нельзя нарушать несуществующий закон».

В конечном счете, установление линии могло бы помочь странам разобраться, какие типы законов должны применяться к каждой области неба: законы для самолетов или законы для космических кораблей. Но все становится еще сложнее, если принять во внимание тот факт, что существует большой разрыв между тем, куда может полететь самый высокий самолет, и тем, куда может полететь космический корабль. Самые высокие воздушные шары могут достигать высоты около 50 километров или 31 мили, а большинство самолетов летают намного ниже этой отметки. Так что на самом деле между самой высокой точкой, на которую может подняться самолет, и местом, где начинается космос, есть около 18-мильной зоны. Так должны ли законы для самолетов применяться к этому региону?

Эта «серая область» неба на самом деле используется только космическими кораблями — либо отправляющимися в космос, либо покидающими его. Кроме того, некоторые космические аппараты могут пролететь даже ниже этой серой зоны, чтобы вернуться на Землю. По словам Гангале, космический шаттл, например, когда возвращался из космоса, летал на высоте 34 километра над ограниченным воздушным пространством Кубы. Вот почему Гангале утверждает, что космический корабль должен определяться тем, куда он должен отправиться. «Любой полет, который стартует с намерением достичь [80-километровой] высоты, должен подпадать под действие космического права», — говорит он. «Это действительно намерение полета, которое решает, какой правовой режим применяется».

Dream Chaser корпорации Sierra Nevada Изображение: НАСА

Гангале считает, что сейчас настало время определить, что такое космос на самом деле, потому что все больше и больше коммерческих компаний имеют амбициозные планы полетов в космос. И некоторым из них, возможно, придется пролететь над частями Земли, которые также могут находиться ниже космической линии. Корпорация Sierra Nevada работает над небольшим крылатым транспортным средством, которое скользит обратно на Землю, как это делал космический шаттл. Возможно, будущие компании захотят избежать любых юридических проблем, которые могут возникнуть, если им придется лететь низко над другой страной по пути домой из космоса. И они могут захотеть узнать, какие законы применяются в случае какого-либо происшествия в воздухе. «В долгосрочной перспективе, когда мы увидим больше коммерческих операций на этих высотах, особенно выход на орбиту и возвращение, эти частные компании захотят юридической определенности, которая была бы обеспечена установленной высотой или ограничением», — говорится в сообщении. Гангале.

Похоже, США не торопятся. Но на случай, если другие организации выразят желание дать четкое определение, Гангале написала проект конвенции, который Организация Объединенных Наций может принять в случае необходимости. И, учитывая интерес к его работе, он думает, что вскоре может появиться четкое определение. «По мере того, как космические полеты становятся все более и более коммерциализированными, я думаю, что идея о том, что нам не нужно определение, становится все менее и менее обоснованной».

Джефф Безос и Blue Origin нацелены на линию Кармана

Наука

Миллиардер готовится к полету в космос — но где на самом деле начинается космос?

Марина Корен

НАСА

Через несколько дней после того, как Ричард Брэнсон полетел в космос и обратно, Джефф Безос готовится к своей очереди.

Соревнующиеся космические миллиардеры всю жизнь увлечены космическими путешествиями и стремятся продать клиентам несколько восхитительных минут невесомости высоко над Землей. Но в одном очень важном вопросе они расходятся во мнениях: где начинается пространство?

Blue Origin Безоса предназначен для перевозки пассажиров на большую высоту, чем Virgin Galactic Брэнсона. Незадолго до полета Брэнсона в начале этого месяца Blue Origin написала в Твиттере, что летает выше, чем Virgin Galactic, «поэтому ни у одного из наших астронавтов нет звездочки рядом с их именем», что предполагает, что пассажиры Virgin Galactic не становятся «настоящими» астронавтами.

Разве это обозначение — край космоса — не должно быть согласовано между двумя мужчинами и всеми остальными жителями планеты Земля? Примечательно, что нет, и разделение происходит не от Безоса и Брэнсона.

Не существует универсального стандарта, не говоря уже о юридическом определении, для области высоко над землей, где земная атмосфера истончается и уступает место космосу. НАСА, военные США и Федеральное авиационное управление, которое утверждает лицензии на космические запуски, установили границу на высоте 50 миль (80 километров) над землей. Virgin Galactic как раз проходит эту черту. Всемирная федерация воздушного спорта или Международная федерация авиации (FAI), которая поддерживает стандарты для авиационной деятельности, устанавливает линию в 62 мили (100 километров). Blue Origin утверждает, что это действительно важно. Эта вторая высота, известная как линия Кармана, является наиболее известным определением границы пространства, но не бесспорным фактом природы.

До сих пор это определение было предметом неясных и несколько вызывающих споров. Но для тех, кто покупает очень дорогое путешествие с Безосом или Брэнсоном, это может иметь большое значение. Брэнсон и Безос создали свои компании частично для того, чтобы реализовать свои личные мечты, но они также конкурируют за клиентов. Незадолго до полета Брэнсона Blue Origin опубликовала небольшую диаграмму, в которой перечислены различия между ее предложением и предложением Virgin Galactic, включая размер окон, наличие системы эвакуации и максимальную высоту полета. Диаграмма была фактически рекламой, и она очень точно подчеркивала одно ключевое преимущество космического туризма: право хвастаться. Какой смысл платить огромные деньги за полет в космос, если другой ваш богатый друг может отрицать, что вы летали? В этом контексте граница космоса — не научный факт, а коммерческий аргумент. (Илон Маск, другой космический миллиардер, остался выше этой конкретной драки, потому что SpaceX доставляет пассажиров на всю орбиту, чтобы облететь Землю.)

Дискуссии о границе космоса ведутся десятилетиями. Но такой уровень двусмысленности необычен: «За последние 60 лет космических путешествий большинство вещей не зависало в этой лиминальной области в течение длительных периодов времени», — сказал Джонатан Макдауэлл, астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. мне. Никто не нуждался в четком определении. Этот регион никогда не был главным пунктом назначения — просто нечеткий регион, через который нужно пройти на пути к орбите.

Линия Кармана — пункт назначения Безоса и его попутчиков — названа в честь венгерско-американского аэродинамика, который, как говорят, придумал границу в конце XIX века. 50-е годы. Несмотря на известность определения, знания вокруг него, возможно, преувеличены, по словам Томаса Гангале, космического юриста, написавшего исчерпывающий отчет по этой теме. Расчеты Теодора фон Кармана на самом деле вышли примерно на 52 мили (84 километра), и он не пытался очертить границу для космических полетов, а скорее определял высоту, на которой самолету было трудно летать. Где-то по пути начали сгонять людей, от 80 до 100 километров. К 19В 60-х годах FAI установила планку в 100 километров или 62 мили. Возможно, оно прижилось, потому что это было красивое круглое число — в метрической системе, — говорит Макдауэлл, или потому, что ученые в то время думали, что верхние слои атмосферы Земли колеблются больше, чем на самом деле. Если атмосфера не собиралась оставаться на месте, что плохого в добавлении нескольких километров?

Макдауэлл, хорошо известный в космическом сообществе своими исследованиями по этой теме, утверждал, что линия Кармана не основана на научных рассуждениях. Согласно его анализу исторических данных, Virgin Galactic права — космос начинается примерно в 50 милях (80 километрах) от земли.

Ни Blue Origin, ни Virgin Galactic не могут отправить людей на орбиту вокруг Земли, но природа орбит дает полезный способ понять эту проблему. Представьте, что вы — спутник, движущийся по вытянутой орбите вокруг Земли, и максимальное сближение с ним приведет вас на расстояние менее 50 или около того миль от земли. В этот момент атмосфера заявит о своем присутствии и утянет вас в огненное погружение. Но если ваш подход приведет вас выше 50 миль, «вы, вероятно, доживете до следующей орбиты и уйдете», — сказал Макдауэлл. На этой границе — которую я называю линией Макдауэлла — гравитационные силы становятся более важными, чем атмосферные.

В 2018 году FAI заявила, что рассмотрит возможность изменения своего стандарта для границы космоса на основе работы Макдауэлла, но Макдауэлл говорит, что организация не поддерживала связь. И у правительств мало стимулов проводить четкую линию, которая будет иметь всевозможные юридические и политические последствия.