ما هو ارتفاع الفضاء؟

انظر إلى السماء ليلاً ، وماذا ترى؟ الفضاء ، المتلألئ واللمع في كل مجدها. من الناحية الفلكية ، الفضاء قريب جدًا حقًا ، ويبقى على الجانب الآخر من تلك الطبقة الرقيقة التي نسميها الغلاف الجوي. وإذا فكرت في الأمر ، فإن الأرض ليست أكثر من جزيرة صغيرة في بحر من الفضاء. لذلك فهو حرفيا في كل مكان حولنا.

بحكم التعريف ، يُعرَّف الفضاء بأنه النقطة التي ينتهي عندها الغلاف الجوي للأرض ، ويبدأ فراغ الفضاء. ولكن بالضبط كم يبعد ذلك؟ ما الارتفاع الذي تحتاجه للسفر قبل أن تتمكن بالفعل من لمس الفضاء؟ كما يمكنك أن تتخيل على الأرجح ، مع مثل هذا التعريف الذاتي ، يميل الناس إلى الاختلاف حول المكان الذي يبدأ منه الفضاء بالضبط.

تعريف:

أول تعريف رسمي للفضاء جاء من اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (سلف وكالة ناسا) ، الذي قرر النقطة التي يكون فيها الضغط الجوي أقل من رطل واحد لكل قدم مربع. كان هذا هو الارتفاع الذي لم يعد من الممكن استخدام أسطح التحكم في الطائرات به ، ويتوافق مع ما يقرب من 81 كيلومترًا (50 ميلاً) فوق سطح الأرض.

The Bell X-1 ، الذي 'كسر' فيه تشاك ييغر حاجز الصوت في عام 1947. Credit: NASA

يُمنح أي طيار أو رائد فضاء تجريبي تابع لوكالة ناسا يعبر هذا الارتفاع أجنحة رواد الفضاء. بعد فترة وجيزة من تمرير هذا التعريف ، حسب مهندس الطيران ثيودور فون كارمان أنه فوق ارتفاع 100 كيلومتر ، سيكون الغلاف الجوي رقيقًا للغاية بحيث تحتاج الطائرة إلى السفر بسرعة مدارية لاشتقاق أي قوة رفع.

تم اعتماد هذا الارتفاع لاحقًا باسم خط كرمان من قبل الاتحاد العالمي للرياضات الجوية (FAI). وفي عام 2012 ، متى فيليكس بومغارتنر حطم الرقم القياسي لأعلى هبوط حر ، فقد قفز من ارتفاع 39 كيلومترًا (24.23 ميل) ، أي أقل من منتصف الطريق إلى الفضاء (وفقًا لتعريف وكالة ناسا).

على نفس المنوال ، غالبًا ما يتم تعريف الفضاء على أنه يبدأ من أدنى ارتفاع يمكن للأقمار الصناعية أن تحافظ فيه على مداراتها لفترة زمنية معقولة - أي ما يقرب من 160 كيلومترًا (100 ميل) فوق السطح. هذه التعريفات المتغيرة معقدة عندما يأخذ المرء في الاعتبار تعريف كلمة 'الغلاف الجوي'.

الغلاف الجوي للأرض:

عندما نتحدث عن الغلاف الجوي للأرض ، فإننا نميل إلى التفكير في المنطقة التي لا يزال فيها ضغط الهواء مرتفعًا بما يكفي لإحداث مقاومة للهواء ، أو حيث يكون الهواء سميكًا بما يكفي للتنفس. ولكن في الحقيقة ، يتكون الغلاف الجوي للأرض من خمس طبقات رئيسية - التروبوسفير ، والستراتوسفير ، والميزوسفير ، والغلاف الجوي ، والغلاف الجوي - يمتد الأخير منها بعيدًا إلى الفضاء.

ظهر مكوك الفضاء إنديفور في صورة ظلية مقابل الغلاف الجوي للأرض. الطبقة البرتقالية هي طبقة التروبوسفير ، والطبقة البيضاء هي طبقة الستراتوسفير والطبقة الزرقاء هي طبقة الميزوسفير. الائتمان: ناسا

يمتد الغلاف الجوي ، ثاني أعلى طبقة من الغلاف الجوي ، من ارتفاع حوالي 80 كيلومترًا (50 ميلًا) حتى فترة انقطاع الحرارة ، على ارتفاع 500-1000 كيلومتر (310-620 ميل). يحتوي الجزء السفلي من الغلاف الحراري - من 80 إلى 550 كيلومترًا (50 إلى 342 ميلًا) - على طبقة الأيونوسفير ، والتي سميت بهذا الاسم لأنه يوجد هنا في الغلاف الجوي تتأين الجسيمات بالإشعاع الشمسي.

ومن ثم ، هذا هو المكان الذي تعرف فيه الظواهر باسم الشفق القطبي و أوراستراليس من المعروف أن يحدث. ال محطة الفضاء الدولية يدور أيضًا في هذه الطبقة ، بين 320 و 380 كم (200 و 240 ميل) ، ويحتاج إلى التعزيز المستمر لأن الاحتكاك مع الغلاف الجوي لا يزال يحدث.

تمتد الطبقة الخارجية ، المعروفة 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 والأكسجين وثاني أكسيد الكربون 2). الذرات والجزيئات متباعدة إلى حد أن الغلاف الخارجي لم يعد يتصرف مثل الغاز والجسيمات تهرب باستمرار إلى الفضاء.

هنا يندمج الغلاف الجوي للأرض حقًا مع فراغ الفضاء الخارجي ، حيث لا يوجد غلاف جوي. ولهذا السبب تدور غالبية الأقمار الصناعية للأرض داخل هذه المنطقة. في بعض الأحيان ، يحدث الشفق القطبي والشفق الأسترالي في الجزء السفلي من الغلاف الخارجي ، حيث يتداخلان في الغلاف الحراري. لكن أبعد من ذلك ، لا توجد ظواهر أرصاد جوية في هذه المنطقة.

بين الكواكب مقابل بين النجوم:

تمييز مهم آخر عند مناقشة الفضاء هو الفرق بين ما يقع بين الكواكب ( الفضاء بين الكواكب ) وما يقع بين الأنظمة النجمية ( الفضاء بين النجوم ) في مجرتنا. لكن بالطبع ، هذا مجرد غيض من فيض عندما يتعلق الأمر بالفضاء.

إذا كان على المرء أن يلقي بالشبكة على نطاق أوسع ، فهناك أيضًا الفضاء الذي يقع بين المجرات في الكون ( الفضاء بين المجرات ). في جميع الحالات ، يشمل التعريف المناطق التي يكون فيها تركيز المادة أقل بكثير من الأماكن الأخرى - أي منطقة يشغلها كوكب أو نجم أو مجرة ​​مركزيًا.

بالإضافة إلى ذلك ، في جميع التعاريف الثلاثة ، القياسات المعنية تتجاوز أي شيء اعتدنا نحن البشر على التعامل معه على أساس منتظم. يعتقد بعض العلماء أن الفضاء يمتد بلا حدود في جميع الاتجاهات ، بينما يعتقد البعض الآخر أن الفضاء محدود ، لكنه غير محدود ومستمر (أي ليس له بداية ونهاية).

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

استكشاف:

بدأ استكشاف الفضاء (أي ما يقع مباشرة خارج الغلاف الجوي للأرض) بجدية مع ما يُعرف بـ ' عصر الفضاء '، بدأ عصر الاستكشاف الجديد هذا عندما وضعت الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي أنظارهما على وضع الأقمار الصناعية والوحدات المأهولة في المدار.

وقع أول حدث كبير في عصر الفضاء في 4 أكتوبر 1957 ، مع إطلاق سبوتنيك 1 من قبل الاتحاد السوفيتي - أول قمر صناعي يتم إطلاقه في المدار. رداً على ذلك ، وقع الرئيس آنذاك دوايت د قانون الطيران والفضاء الوطني في 29 يوليو 1958 ، بتأسيس وكالة ناسا رسميًا.

صورة لفني روسي يضع اللمسات الأخيرة على سبوتنيك 1 ، أول قمر صناعي للبشرية. الائتمان: ناسا / آصف أ.

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

جنبا إلى جنب مع العديد من الاختبارات بدون طيار ، وعدد قليل باستخدام الكلاب ، تم اختيار ستة طيارين سوفيات بحلول عام 1960 ليكونوا أول رجال يذهبون إلى الفضاء. في 12 أبريل 1961 ، رائد فضاء سوفيتي يوري غاغارين تم إطلاقه على متن فوستوك 1 مركبة فضائية من قاعدة بايكونور كوزمودروم ، وبالتالي أصبح الرجل الأول الذي يذهب إلى الفضاء (بفوزه على أمريكا آلان شيبرد قبل أسابيع قليلة).

في 16 حزيران (يونيو) 1963 ، فالنتينا تيريشكوفا تم إرسالها إلى المدار على متن فوستوك 6 المركبة (التي كانت آخر مهمة فوستوك) ، وبذلك أصبحت أول امرأة تذهب إلى الفضاء. في غضون ذلك ، استحوذت وكالة ناسا على مشروع ميركوري من القوات الجوية الأمريكية وبدأت في تطوير مفهوم المهمة المأهولة الخاص بهم.

يوري جاجارين قبل رحلة فضائية على متن مركبة فوستوك الفضائية. ١٢ أبريل ١٩٦١ الائتمان: ريا نوفوستي

تم تصميم البرنامج لإرسال رجل إلى الفضاء باستخدام الصواريخ الموجودة ، وسرعان ما تبنى البرنامج مفهوم إطلاق الكبسولات الباليستية في المدار. رواد الفضاء السبعة الأوائل ، الملقب بـ ' عطارد سبعة '، من برامج تجريبية للبحرية والقوات الجوية والبحرية.

في الخامس من مايو عام 1961 ، أصبح رائد الفضاء آلان شيبرد أول أمريكي يصل إلى الفضاء على متن الطائرة الحرية 7 بعثة. بعد ذلك ، في 20 فبراير 1962 ، أصبح رائد الفضاء جون جلين أول أمريكي يتم إطلاقه في المدار بواسطة طائرة مركبة الإطلاق أطلس كجزء من الصداقة 7 . أكمل جلين ثلاثة مدارات لكوكب الأرض ، وتم إجراء ثلاث رحلات مدارية أخرى ، وبلغت ذروتها في رحلة L.Gordon Cooper التي استغرقت 22 مدارًا على متنها الإيمان 7 التي طارت يومي 15 و 16 مايو 1963.

في العقود التي تلت ذلك ، بدأ كل من ناسا والسوفيت في تطوير مركبات فضائية طويلة المدى وأكثر تعقيدًا. مرة واحدة في ' السباق إلى القمر 'انتهى بهبوط ناجح لـ أبولو 11 (تليها عدة أخرى بعثات أبولو ) ، بدأ التركيز يتحول إلى تأسيس وجود دائم في الفضاء.

بالنسبة للروس ، أدى ذلك إلى استمرار تطوير تكنولوجيا محطة الفضاء كجزء من برنامج ساليوت . بين عامي 1972 و 1991 ، حاولوا الدوران حول سبع محطات منفصلة. ومع ذلك ، تسببت الأعطال الفنية والفشل في معززات المرحلة الثانية لأحد الصواريخ في حدوث المحاولات الثلاث الأولى بعد ذلك ساليوت 1 الفشل أو يؤدي إلى اضمحلال مدارات المحطة بعد فترة قصيرة.

سكايلاب ، أول محطة فضاء مأهولة في أمريكا. التقطت الصورة طاقم سكايلاب 4 المغادر في فبراير 1974. Credit: NASA

ومع ذلك ، بحلول عام 1974 ، تمكن الروس من الانتشار بنجاح ساليوت 4و تليها ثلاث محطات أخرى ستبقى في المدار لفترات تتراوح بين سنة وتسع سنوات. في حين تم تقديم جميع ساليوت للجمهور على أنها مختبرات علمية غير عسكرية ، كان بعضها في الواقع أغلفة للجيش لا تفهم التعرف على المحطات.

تابعت ناسا أيضًا تطوير تكنولوجيا محطة الفضاء ، والتي توجت في مايو من عام 1973 بإطلاق سكايلاب ، والتي ستظل المحطة الفضائية الأمريكية الأولى والوحيدة المبنية بشكل مستقل. أثناء النشر ،سكايلابتعرضت لأضرار جسيمة ، حيث فقدت الحماية الحرارية وأحد ألواحها الشمسية.

تطلب هذا من الطاقم الأول الالتقاء بالمحطة وإجراء الإصلاحات. تبع ذلك طاقمان آخران ، وتم احتلال المحطة لما مجموعه 171 يومًا خلال تاريخ الخدمة. انتهى ذلك في عام 1979 بإسقاط المحطة فوق المحيط الهندي وأجزاء من جنوب أستراليا.

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

محطة مير الفضائية والأطراف الأرضية التي لوحظت من المركبة الفضائية 'أوربيتر إنديفور' خلال مهمة STS-89 التابعة لوكالة ناسا في عام 1998. Credit: NASA

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

بعد سلسلة من المشاكل الفنية والهيكلية التي حدثت بالمحطة ، أعلنت الحكومة الروسية في عام 2000 أنها ستوقف تشغيل المحطة الفضائية. بدأ هذا في 24 يناير 2001 ، عندما كان روسيًاتقدمرست سفينة شحن بالمحطة ودفعتها خارج المدار. ثم دخلت المحطة الغلاف الجوي وتحطمت في جنوب المحيط الهادئ.

بحلول عام 1993 ، بدأت وكالة ناسا في التعاون مع الروس ووكالة الفضاء الأوروبية والوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي (جاكسا) لإنشاء محطة الفضاء الدولية (ISS). الجمع بين وكالة ناسا الحرية محطة الفضاء مشروع مع السوفياتي / الروسي أنا -2 المحطة الأوروبية كولومبوس المحطة واليابانية وحدة مختبر كيبو ، المشروع أيضا مبني على الروسية الأمريكية مكوك مير البعثات (1995-1998).

مع تقاعد برنامج مكوك الفضاء في عام 2011 ، تم تسليم أفراد الطاقم حصريًا بواسطة مركبة الفضاء سويوز في السنوات الأخيرة. منذ عام 2014 ، كان التعاون بين وكالة ناسا و Roscosmos تم تعليقه لمعظم الأنشطة غير التابعة لمحطة الفضاء الدولية بسبب التوترات الناجمة عن الوضع في أوكرانيا.

ومع ذلك ، في السنوات القليلة الماضية ، تمت استعادة القدرة المحلية على الإطلاق إلى الولايات المتحدة بفضل شركات مثل سبيس اكس و تحالف الإطلاق المتحد ، و الأصل الأزرق يتدخلون لملء الفراغ بأسطولهم الخاص من الصواريخ.

ظلت محطة الفضاء الدولية مشغولة بشكل مستمر على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، بعد أن تجاوزت الرقم القياسي السابق الذي يحتفظ به مير ؛ وزاره رواد فضاء ورواد فضاء من 15 دولة مختلفة. من المتوقع أن يستمر برنامج ISS حتى عام 2020 على الأقل ، ولكن قد يتم تمديده حتى عام 2028 أو ربما لفترة أطول ، اعتمادًا على بيئة الميزانية.

كما ترون بوضوح ، أين ينتهي غلافنا الجوي ويبدأ الفضاء هو موضوع بعض النقاش. ولكن بفضل عقود من استكشاف الفضاء وعمليات الإطلاق ، تمكنا من التوصل إلى تعريف عملي. ولكن مهما كان التعريف الدقيق ، إذا تمكنت من الوصول إلى ما يزيد عن 100 كيلومتر ، فأنت بالتأكيد قد ربحت أجنحة رائد الفضاء!

لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة حول الفضاء هنا في Universe Today. هنا لماذا سبيس بلاك؟ و ما مدى برودة الفضاء؟ و يتضح الحطام الفضائي: المشكلة بالصور و ما هو الفضاء بين الكواكب؟ و ما هو الفضاء بين النجوم؟ ، و ما هو الفضاء بين المجرات؟

لمزيد من المعلومات ، تحقق من ناسا تكشف ألغاز الفضاء بين النجوم وهذه القائمة بعثات الفضاء السحيق .

يحتوي Astronomy Cast على حلقات حول هذا الموضوع ، مثل سلسلة المحطات الفضائية و الحلقة 82 و الحلقة 281: انفجارات في الفضاء و الحلقة 303 ، و الحلقة 311 .

مصادر:

• ناسا - مكوك الفضاء عصر
• ناسا - محطة الفضاء الدولية
• ويكيبيديا - عصر الفضاء
• Whatis - ما هو الفضاء؟

بودكاست (صوتي): تحميل (المدة: 2:29 - 2.3 ميجا بايت)

الإشتراك: آبل بودكاست | RSS

بودكاست (فيديو): تحميل (48.3MB)

الإشتراك: آبل بودكاست | RSS