ما مدى ارتفاع الفضاء؟

Send

انظر إلى سماء الليل ، وماذا ترى؟ الفضاء واللمعان والتألق بكل مجدها. من الناحية الفلكية ، الفضاء قريب جدًا حقًا ، حيث يبقى فقط على الجانب الآخر من تلك الطبقة الرفيعة التي نسميها جوًا. وإذا فكرت في الأمر ، فإن الأرض ليست أكثر من جزيرة صغيرة في بحر من الفضاء. لذا فمن حولنا حرفيا تماما.

بحكم التعريف ، يتم تعريف الفضاء على أنه النقطة التي ينتهي عندها الغلاف الجوي للأرض ، ويبدأ فراغ الفضاء. ولكن كم يبعد هذا بالضبط؟ ما مدى الارتفاع الذي تحتاجه للسفر قبل أن تتمكن من لمس المساحة فعليًا؟ كما يمكنك أن تتخيل ، مع هذا التعريف الشخصي ، يميل الناس إلى الاختلاف حول المكان الذي يبدأ فيه الفضاء بالضبط.

تعريف:

جاء أول تعريف رسمي للفضاء من اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (سلف ناسا) ، التي قررت النقطة التي كان فيها الضغط الجوي أقل من رطل لكل قدم مربع. كان هذا هو الارتفاع الذي لم يعد من الممكن استخدام أسطح التحكم بالطائرة ، وهو ما يقارب 81 كيلومترًا (50 ميلًا) فوق سطح الأرض.

أي طيار اختبار أو رائد فضاء تابع لوكالة ناسا يعبر هذا الارتفاع يتم منحه أجنحة رواد الفضاء. بعد تمرير هذا التعريف بوقت قصير ، حسب مهندس الطيران ثيودور فون كارمان أنه على ارتفاع 100 كيلومتر ، سيكون الغلاف الجوي رقيقًا لدرجة أن الطائرة ستحتاج إلى السفر بسرعة مدارية لاستخلاص أي مصعد.

تم اعتماد هذا الارتفاع لاحقًا كخط كارمان من قبل الاتحاد العالمي للرياضات الجوية (Fédération Aéronautique Internationale، FAI). وفي عام 2012 ، عندما حطم فيليكس بومغارتنر الرقم القياسي لأعلى سقوط حر ، قفز من ارتفاع 39 كيلومترًا (24.23 ميل) ، أي أقل من نصف المسافة إلى الفضاء (وفقًا لتعريف ناسا).

ومن نفس المنطلق ، غالبًا ما يتم تعريف الفضاء على أنه بداية على أدنى ارتفاع يمكن للأقمار الصناعية من خلاله الحفاظ على المدارات لفترة زمنية معقولة - والتي تقع على ارتفاع حوالي 160 كيلومترًا (100 ميل) فوق السطح. هذه التعاريف المختلفة معقدة عندما يأخذ المرء تعريف كلمة "الغلاف الجوي" في الاعتبار.

الغلاف الجوي للأرض:

عندما نتحدث عن الغلاف الجوي للأرض ، فإننا نميل إلى التفكير في المنطقة حيث لا يزال ضغط الهواء مرتفعًا بما يكفي للتسبب في مقاومة الهواء ، أو حيث يكون الهواء سميكًا بما يكفي للتنفس. لكن في الحقيقة ، يتكون الغلاف الجوي للأرض من خمس طبقات رئيسية - التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الجوي والغلاف الجوي - والتي تمتد الأخيرة إلى الفضاء.

الغلاف الجوي ، ثاني أعلى طبقة من الغلاف الجوي ، يمتد من ارتفاع حوالي 80 كم (50 ميل) حتى درجة الحرارة الحرارية ، على ارتفاع 500-1000 كم (310-620 ميل). يحتوي الجزء السفلي من الغلاف الحراري - من 80 إلى 550 كيلومترًا (50 إلى 342 ميل) - على الأيونوسفير ، الذي سمي بهذا الاسم لأنه في الغلاف الجوي تتأين الجزيئات بواسطة الإشعاع الشمسي.

وبالتالي ، هذا هو المكان الذي تعرف فيه الظواهر المعروفة باسم Aurora Borealis و Aurara Australis. تدور أيضًا محطة الفضاء الدولية في هذه الطبقة ، بين 320 و 380 كم (200 و 240 ميل) ، ويجب تعزيزها باستمرار لأن الاحتكاك مع الغلاف الجوي لا يزال يحدث.

تمتد الطبقة الخارجية ، والمعروفة باسم الغلاف الخارجي ، على ارتفاع 10000 كيلومتر (6214 ميل) فوق الكوكب. تتكون هذه الطبقة بشكل أساسي من كثافات منخفضة للغاية من الهيدروجين والهيليوم والعديد من الجزيئات الثقيلة (النيتروجين ، الأكسجين ، CO²). الذرات والجزيئات متباعدة جدًا لدرجة أن الغلاف الخارجي لم يعد يتصرف مثل الغاز والجسيمات تهرب باستمرار إلى الفضاء.

هنا يندمج الغلاف الجوي للأرض مع فراغ الفضاء الخارجي ، حيث لا يوجد جو. ولهذا السبب فإن غالبية سواتل الأرض تدور حول هذه المنطقة. في بعض الأحيان ، تحدث أورورا بورياليس وأورورا أوستراليس في الجزء السفلي من الغلاف الخارجي ، حيث يتداخلان في الغلاف الحراري. ولكن أبعد من ذلك ، لا توجد ظواهر أرصاد جوية في هذه المنطقة.

بين الكواكب مقابل بين النجوم:

هناك اختلاف مهم آخر عند مناقشة الفضاء هو الفرق بين ما يقع بين الكواكب (الفضاء بين الكواكب) وبين الموجود بين أنظمة النجوم (الفضاء بين النجوم) في مجرتنا. ولكن بالطبع ، هذا مجرد غيض من فيض عندما يتعلق الأمر بالفضاء.

إذا كان على المرء أن يلقي الشبكة على نطاق أوسع ، فهناك أيضًا المساحة التي تقع بين المجرات في الكون (الفضاء بين المجرات). في جميع الحالات ، يشمل التعريف مناطق يكون تركيز المادة فيها أقل بكثير من الأماكن الأخرى - أي منطقة يشغلها مركزياً كوكب أو نجم أو مجرة.

بالإضافة إلى ذلك ، في جميع التعريفات الثلاثة ، فإن القياسات المعنية تتجاوز أي شيء اعتدنا نحن البشر على التعامل معه بشكل منتظم. يعتقد بعض العلماء أن الفضاء يمتد إلى ما لا نهاية في جميع الاتجاهات ، بينما يعتقد البعض الآخر أن الفضاء محدود ، ولكنه غير محدود ومستمر (أي ليس له بداية ونهاية).

بعبارة أخرى ، هناك سبب يسمونه الفضاء - هناك الكثير منه!

استكشاف:

بدأ استكشاف الفضاء (أي الذي يقع مباشرة خارج الغلاف الجوي للأرض) بشكل جدي مع ما يعرف باسم "عصر الفضاء" ، بدأ عصر الاستكشاف الجديد هذا مع تحديد الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي نصب أعينهما وضع الأقمار الصناعية ووحدات الطاقم في المدار.

حدث الحدث الرئيسي الأول لعصر الفضاء في 4 أكتوبر 1957 ، مع إطلاق سبوتنيك 1 من قبل الاتحاد السوفياتي - أول قمر اصطناعي يتم إطلاقه في المدار. رداً على ذلك ، وقع الرئيس آنذاك دوايت د. أيزنهاور قانون الملاحة الجوية والفضاء الوطني في 29 يوليو 1958 ، الذي أنشأ وكالة ناسا رسميًا.

على الفور ، بدأت وكالة ناسا وبرنامج الفضاء السوفييتي في اتخاذ الخطوات اللازمة لإنشاء مركبة فضائية مأهولة. بحلول عام 1959 ، أدت هذه المنافسة إلى إنشاء برنامج فوستوك السوفيتي ومشروع ميركوري من وكالة ناسا. في حالة فوستوك ، تألف هذا من تطوير كبسولة فضائية يمكن إطلاقها على متن صاروخ حامل قابل للاستهلاك.

جنبا إلى جنب مع العديد من الاختبارات بدون طيار ، وعدد قليل يستخدم الكلاب ، تم اختيار ستة طيارين سوفييت بحلول عام 1960 ليكونوا أول رجال يدخلون الفضاء. في 12 أبريل 1961 ، تم إطلاق رائد الفضاء السوفيتي يوري جاجارين على متن الطائرة فوستوك 1 المركبة الفضائية من قاعدة بايكونور الفضائية ، وبالتالي أصبح الرجل الأول للذهاب إلى الفضاء (ضرب الأمريكي ألان شيبرد ببضعة أسابيع فقط).

في 16 يونيو 1963 ، تم إرسال فالنتينا تيريشكوفا إلى المدار على متن السفينة فوستوك 6 الحرفة (التي كانت مهمة فوستوك النهائية) ، وبالتالي أصبحت أول امرأة تدخل الفضاء. وفي الوقت نفسه ، استولت وكالة ناسا على مشروع ميركوري من سلاح الجو الأمريكي وبدأت في تطوير مفهوم مهمة الطاقم الخاصة بها.

تم تصميم البرنامج لإرسال رجل إلى الفضاء باستخدام الصواريخ الموجودة ، وسرعان ما تبنى مفهوم إطلاق الكبسولات البالستية في المدار. تم اختيار رواد الفضاء السبعة الأوائل ، الملقبون بـ "ميركوري سيفين" ، من البرامج التجريبية التجريبية للبحرية والقوات الجوية والبحرية.

في 5 مايو 1961 ، أصبح رائد الفضاء آلان شيبرد أول أمريكي في الفضاء على متن الطائرة الحرية 7 مهمة. ثم ، في 20 فبراير 1962 ، أصبح رائد الفضاء جون جلين أول أمريكي يتم إطلاقه في المدار بواسطة مركبة إطلاق أطلس كجزء من الصداقة 7. أكمل جلين ثلاث مدارات لكوكب الأرض ، وتم عمل ثلاث رحلات مدارية أخرى ، وبلغت ذروتها في رحلة إل جوردون كوبر على متن 22 مدارًا على متنها الإيمان 7التي طارت يومي 15 و 16 مايو 1963.

في العقود التي تلت ذلك ، بدأت كل من وكالة ناسا والسوفيت في تطوير مركبة فضائية طاقمية أكثر تعقيدًا بعيدة المدى. بمجرد انتهاء "السباق إلى القمر" بهبوط أبولو 11 بنجاح (متبوعًا بالعديد من مهام أبولو الأخرى) ، بدأ التركيز على التحول إلى تأسيس وجود دائم في الفضاء.

بالنسبة للروس ، أدى ذلك إلى التطوير المستمر لتكنولوجيا محطة الفضاء كجزء من برنامج ساليوت. بين عامي 1972 و 1991 ، حاولوا مدار سبع محطات منفصلة. ومع ذلك ، تسببت الأعطال الفنية والفشل في تعزيزات المرحلة الثانية من الصاروخ في المحاولات الثلاث الأولى بعد ذلك ساليوت 1 الفشل أو ينتج عن تحطم مدارات المحطة بعد فترة قصيرة.

ومع ذلك ، بحلول عام 1974 ، تمكن الروس من الانتشار بنجاح ساليوت 4تليها ثلاث محطات أخرى ستبقى في المدار لفترات تتراوح بين سنة وتسع سنوات. في حين تم تقديم جميع ساليوت للجمهور كمختبرات علمية غير عسكرية ، كان بعضها في الواقع يغطي الجيش الماز محطات الاستطلاع.

كما واصلت وكالة ناسا تطوير تكنولوجيا المحطة الفضائية ، والتي بلغت ذروتها في مايو 1973 مع إطلاق سكايلاب، والتي ستبقى محطة الفضاء الأمريكية الأولى والوحيدة التي تم بناؤها بشكل مستقل. أثناء النشر ، سكايلاب عانت من أضرار جسيمة ، وفقدت الحماية الحرارية وأحد الألواح الشمسية.

وقد تطلب ذلك من أول طاقم الالتقاء بالمحطة وإجراء إصلاحات. تبع ذلك طاقمان آخران ، وتم احتلال المحطة لما مجموعه 171 يومًا خلال تاريخ خدمتها. انتهى ذلك في عام 1979 بإسقاط المحطة فوق المحيط الهندي وأجزاء من جنوب أستراليا.

بحلول عام 1986 ، اتخذ السوفييت مرة أخرى زمام المبادرة في إنشاء محطات فضائية مع نشر مير. تم التصريح لها في فبراير 1976 بموجب مرسوم حكومي ، كان الغرض من المحطة أصلاً أن تكون نموذجًا محسنًا لمحطات ساليوت الفضائية. بمرور الوقت ، تطورت إلى محطة تتكون من وحدات متعددة وعدة منافذ لمركبة سويوز الفضائية المأهولة و تقدم سفن الفضاء البضائع.

تم إطلاق الوحدة الأساسية في المدار في 19 فبراير 1986 ؛ وبين 1987 و 1996 ، سيتم نشر وإرفاق جميع الوحدات الأخرى. خلال فترة الخدمة التي امتدت 15 عامًا ، زار مير ما مجموعه 28 طاقمًا طويل الأمد. ومن خلال سلسلة من البرامج التعاونية مع دول أخرى ، ستزور المحطة أيضًا أطقم من دول الكتلة الشرقية الأخرى ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا.

بعد سلسلة من المشاكل التقنية والهيكلية التي لحقت بالمحطة ، أعلنت الحكومة الروسية في عام 2000 أنها ستوقف تشغيل المحطة الفضائية. بدأ هذا في 24 يناير 2001 ، عندما كان روسي تقدم رست سفينة شحن مع المحطة ودفعتها خارج المدار. ثم دخلت المحطة الغلاف الجوي واصطدمت بجنوب المحيط الهادئ.

بحلول عام 1993 ، بدأت وكالة ناسا في التعاون مع الروس ووكالة الفضاء الأوروبية والوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي (JAXA) لإنشاء محطة الفضاء الدولية (ISS). الجمع بين وكالة ناسا حرية محطة الفضاء مشروع مع الاتحاد السوفياتي / الروسي مير -2 محطة الأوروبية كولومبوس المحطة ، ونموذج المختبر الياباني Kibo ، تم بناء المشروع أيضًا على البعثات الروسية الأمريكية المكوكية مير (1995-1998).

مع تقاعد برنامج مكوك الفضاء في عام 2011 ، تم تسليم أفراد الطاقم حصريا بواسطة المركبات الفضائية سويوز في السنوات الأخيرة. منذ عام 2014 ، تم تعليق التعاون بين وكالة ناسا وروسكوزموس لمعظم الأنشطة غير التابعة لمحطة الفضاء الدولية بسبب التوترات الناجمة عن الوضع في أوكرانيا.

ومع ذلك ، في السنوات القليلة الماضية ، تمت استعادة قدرة الإطلاق الأصلية إلى الولايات المتحدة بفضل شركات مثل SpaceX و United Launch Alliance و Blue Origin التي تتقدم لملء الفراغ بأسطولها الخاص من الصواريخ.

احتلت محطة الفضاء الدولية باستمرار على مدى السنوات الـ 15 الماضية ، بعد أن تجاوزت الرقم القياسي السابق الذي كانت تحتفظ به مير ؛ وقد زارها رواد الفضاء ورواد الفضاء من 15 دولة مختلفة. من المتوقع أن يستمر برنامج محطة الفضاء الدولية حتى عام 2020 على الأقل ، ولكن يمكن تمديده حتى عام 2028 أو ربما أطول ، اعتمادًا على بيئة الميزانية.

كما ترون بوضوح ، أين ينتهي جونا ويبدأ الفضاء هو موضوع بعض النقاش. ولكن بفضل عقود من استكشاف الفضاء وإطلاقه ، تمكنا من التوصل إلى تعريف عملي. ولكن مهما كان التعريف الدقيق ، إذا تمكنت من تجاوز 100 كيلومتر ، فقد حصلت بالتأكيد على أجنحة رواد الفضاء!

لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول الفضاء هنا في مجلة الفضاء. هنا لماذا الفضاء الأسود ؟، كم هو بارد الفضاء ؟، الحطام الفضائي موضح: المشكلة في الصور ، ما هو الفضاء بين الكواكب ؟، ما هو الفضاء بين النجوم ؟، وما هو الفضاء بين المجرات؟

لمزيد من المعلومات ، تحقق من وكالة ناسا تكشف عن أسرار الفضاء البيننجمي وقائمة بعثات الفضاء العميق.

يحتوي Astronomy Cast على حلقات حول هذا الموضوع ، مثل سلسلة محطات الفضاء ، الحلقة 82: Space Junk ، الحلقة 281: الانفجارات في الفضاء ، الحلقة 303: التوازن في الفضاء ، والحلقة 311: الصوت في الفضاء.

مصادر: