Wie hoch ist der Weltraum?

Schau zum Nachthimmel hoch und was siehst du? Raum, glitzernd und glänzend in all seiner Pracht. Astronomisch gesehen ist der Raum sehr nahe und verweilt auf der anderen Seite dieser dünnen Schicht, die wir Atmosphäre nennen. Und wenn Sie darüber nachdenken, ist die Erde kaum mehr als eine winzige Insel in einem Meer aus dem Weltraum. Es ist also buchstäblich überall um uns herum.

Der Raum ist per Definition der Punkt, an dem die Erdatmosphäre endet und das Vakuum des Weltraums beginnt. Aber wie weit ist das genau entfernt? Wie hoch müssen Sie reisen, bevor Sie den Raum tatsächlich berühren können? Wie Sie sich wahrscheinlich vorstellen können, neigen Menschen bei einer solchen subjektiven Definition dazu, sich nicht darüber einig zu sein, wo genau der Raum beginnt.

Definition:

Die erste offizielle Definition des Weltraums kam vom Nationalen Beratungsausschuss für Luftfahrt (dem Vorgänger der NASA), der über den Punkt entschied, an dem der Luftdruck weniger als ein Pfund pro Quadratfuß betrug. Dies war die Höhe, in der Flugzeugsteuerflächen nicht mehr verwendet werden konnten, und entsprach ungefähr 81 Kilometern über der Erdoberfläche.

Jeder NASA-Testpilot oder Astronaut, der diese Höhe überquert, erhält seine Astronautenflügel. Kurz nachdem diese Definition verabschiedet worden war, berechnete der Luft- und Raumfahrtingenieur Theodore von Kármán, dass die Atmosphäre oberhalb einer Höhe von 100 km so dünn sein würde, dass ein Flugzeug mit Umlaufgeschwindigkeit fliegen müsste, um einen Auftrieb abzuleiten.

Diese Höhe wurde später von der World Air Sports Federation (Fédération Aéronautique Internationale, FAI) als Karman-Linie übernommen. Und 2012, als Felix Baumgartner den Rekord für den höchsten freien Fall brach, sprang er aus einer Höhe von 39 Kilometern weniger als auf halber Strecke in den Weltraum (gemäß der Definition der NASA).

Aus dem gleichen Grund wird der Weltraum häufig so definiert, dass er in der niedrigsten Höhe beginnt, in der Satelliten eine angemessene Zeit lang Umlaufbahnen halten können – etwa 160 Kilometer über der Oberfläche. Diese unterschiedlichen Definitionen sind kompliziert, wenn man die Definition des Wortes "Atmosphäre" berücksichtigt.

Erdatmosphäre:

Wenn wir über die Erdatmosphäre sprechen, denken wir eher an die Region, in der der Luftdruck noch hoch genug ist, um Luftwiderstand zu verursachen, oder in der die Luft einfach dick genug ist, um zu atmen. In Wahrheit besteht die Erdatmosphäre jedoch aus fünf Hauptschichten – der Troposphäre, der Stratosphäre, der Mesosphäre, der Thermosphäre und der Exosphäre – von denen sich letztere ziemlich weit in den Weltraum erstrecken.

Die Thermosphäre, die zweithöchste Schicht der Atmosphäre, erstreckt sich von einer Höhe von etwa 80 km bis zur Thermopause, die sich auf einer Höhe von 500 bis 1000 km befindet. Der untere Teil der Thermosphäre – von 80 bis 550 Kilometer (50 bis 342 Meilen) – enthält die Ionosphäre, die so genannt wird, weil hier in der Atmosphäre Partikel durch Sonnenstrahlung ionisiert werden.

Daher ist bekannt, dass hier die als Aurora Borealis und Aurara Australis bekannten Phänomene auftreten. Die Internationale Raumstation kreist ebenfalls in dieser Schicht zwischen 320 und 380 km (200 und 240 mi) und muss ständig verstärkt werden, da immer noch Reibung mit der Atmosphäre auftritt.

Die äußerste Schicht, die als Exosphäre bekannt ist, erstreckt sich bis zu einer Höhe von 10.000 km über dem Planeten. Diese Schicht besteht hauptsächlich aus extrem geringen Dichten von Wasserstoff, Helium und mehreren schwereren Molekülen (Stickstoff, Sauerstoff, CO²). Die Atome und Moleküle sind so weit voneinander entfernt, dass sich die Exosphäre nicht mehr wie ein Gas verhält und die Partikel ständig in den Weltraum entweichen.

Hier verschmilzt die Erdatmosphäre wirklich mit der Leere des Weltraums, in dem es keine Atmosphäre gibt. Daher umkreist die Mehrheit der Erdsatelliten diese Region. Manchmal treten die Aurora Borealis und Aurora Australis im unteren Teil der Exosphäre auf, wo sie sich mit der Thermosphäre überlappen. Darüber hinaus gibt es in dieser Region keine meteorologischen Phänomene.

Interplanetarisch vs. Interstellar:

Ein weiterer wichtiger Unterschied bei der Diskussion des Weltraums ist der Unterschied zwischen dem, was zwischen Planeten (interplanetarer Raum) liegt, und dem, was zwischen Sternensystemen (interstellarer Raum) in unserer Galaxie liegt. Aber das ist natürlich nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um den Weltraum geht.

Wenn man das Netz weiter wirft, gibt es auch den Raum, der zwischen den Galaxien im Universum liegt (intergalaktischer Raum). In allen Fällen umfasst die Definition Regionen, in denen die Konzentration der Materie signifikant niedriger ist als an anderen Orten – d. H. Eine Region, die zentral von einem Planeten, Stern oder einer Galaxie besetzt ist.

Darüber hinaus gehen die Messungen in allen drei Definitionen über alles hinaus, mit dem wir Menschen es gewohnt sind, regelmäßig umzugehen. Einige Wissenschaftler glauben, dass sich der Raum unendlich in alle Richtungen erstreckt, während andere glauben, dass der Raum endlich, aber unbegrenzt und kontinuierlich ist (d. H. Keinen Anfang und Ende hat).

Mit anderen Worten, es gibt einen Grund, warum sie es Raum nennen – es gibt einfach so viel davon!

Erkundung:

Die Erforschung des Weltraums (dh das, was unmittelbar hinter der Erdatmosphäre liegt) begann ernsthaft mit dem sogenannten „Weltraumzeitalter“. Dieses neu entdeckte Zeitalter der Erforschung begann damit, dass die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion ihre Ziele im Visier hatten Satelliten und bemannte Module in die Umlaufbahn.

Das erste große Ereignis des Weltraumzeitalters fand am 4. Oktober 1957 mit dem Start von statt Sputnik 1 von der Sowjetunion – der erste künstliche Satellit, der in die Umlaufbahn gebracht wurde. Als Reaktion darauf unterzeichnete der damalige Präsident Dwight D. Eisenhower am 29. Juli 1958 das National Aeronautics and Space Act und gründete damit offiziell die NASA.

Sofort begannen die NASA und das sowjetische Raumfahrtprogramm, die notwendigen Schritte zur Schaffung bemannter Raumschiffe zu unternehmen. Bis 1959 führte dieser Wettbewerb zur Gründung des sowjetischen Wostok-Programms und des NASA-Projekts Mercury. Im Fall von Wostok bestand dies darin, eine Raumkapsel zu entwickeln, die an Bord einer verbrauchbaren Trägerrakete gestartet werden konnte.

Neben zahlreichen unbemannten Tests und einigen mit Hunden wurden 1960 sechs sowjetische Piloten ausgewählt, die als erste Männer ins All gingen. Am 12. April 1961 wurde der sowjetische Kosmonaut Juri Gagarin an Bord der Wostok 1 Raumschiff aus dem Baikonur-Kosmodrom und wurde damit der erste Mann, der ins All ging (nur wenige Wochen vor dem Amerikaner Alan Shepard).

Am 16. Juni 1963 wurde Valentina Tereshkova an Bord der Wostok 6 Handwerk (das war die letzte Wostok-Mission) und war damit die erste Frau, die ins All ging. In der Zwischenzeit übernahm die NASA das Projekt Mercury von der US Air Force und begann mit der Entwicklung eines eigenen Missionskonzepts mit Besatzung.

Das Programm wurde entwickelt, um einen Mann mit vorhandenen Raketen in den Weltraum zu schicken, und übernahm schnell das Konzept, ballistische Kapseln in den Orbit zu bringen. Die ersten sieben Astronauten mit dem Spitznamen „Mercury Seven“ wurden aus den Testpilotenprogrammen Navy, Air Force und Marine ausgewählt.

Am 5. Mai 1961 wurde der Astronaut Alan Shepard der erste Amerikaner im Weltraum an Bord der Freiheit 7 Mission. Dann, am 20. Februar 1962, war der Astronaut John Glenn der erste Amerikaner, der von einem Atlas-Trägerraketen als Teil von in die Umlaufbahn gebracht wurde Freundschaft 7. Glenn absolvierte drei Umlaufbahnen des Planeten Erde und drei weitere Umlaufbahnen, die in L. Gordon Coopers 22-Umlaufbahn an Bord gipfelten Glaube 7, die am 15. und 16. Mai 1963 flog.

In den folgenden Jahrzehnten begannen sowohl die NASA als auch die Sowjets, komplexere Raumschiffe mit großer Reichweite zu entwickeln. Als das „Race to the Moon“ mit der erfolgreichen Landung von Apollo 11 endete (gefolgt von mehreren weiteren Apollo-Missionen), verlagerte sich der Fokus auf die Schaffung einer permanenten Präsenz im Weltraum.

Für die Russen führte dies zur Weiterentwicklung der Raumstationstechnologie im Rahmen des Salyut-Programms. Zwischen 1972 und 1991 versuchten sie, sieben separate Stationen zu umkreisen. Technische Ausfälle und ein Ausfall der Booster der zweiten Stufe einer Rakete verursachten jedoch die ersten drei Versuche danach Saljut 1 ausfallen oder dazu führen, dass die Umlaufbahnen der Station nach kurzer Zeit abfallen.

Bis 1974 gelang es den Russen jedoch, erfolgreich einzusetzen Saljut 4, gefolgt von drei weiteren Stationen, die zwischen einem und neun Jahren im Orbit bleiben würden. Während alle Saljuts der Öffentlichkeit als nichtmilitärische wissenschaftliche Laboratorien vorgestellt wurden, waren einige von ihnen tatsächlich Deckungen für das Militär Almaz Aufklärungsstationen.

Die NASA verfolgte auch die Entwicklung der Raumstationstechnologie, die im Mai 1973 mit dem Start von gipfelte Skylab, die Amerikas erste und einzige unabhängig gebaute Raumstation bleiben würde. Während der Bereitstellung Skylab erlitt schwere Schäden und verlor seinen Wärmeschutz und eines seiner Sonnenkollektoren.

Dies erforderte, dass sich die erste Besatzung mit der Station traf und Reparaturen durchführte. Zwei weitere Besatzungen folgten, und die Station war während ihrer Dienstgeschichte insgesamt 171 Tage besetzt. Dies endete 1979 mit dem Abriss der Station über dem Indischen Ozean und Teilen Südaustraliens.

Bis 1986 übernahmen die Sowjets erneut die Führung bei der Schaffung von Raumstationen mit dem Einsatz von Mir. Die Station wurde im Februar 1976 durch ein Regierungsdekret genehmigt und sollte ursprünglich ein verbessertes Modell der Raumstationen in Saljut sein. Mit der Zeit entwickelte es sich zu einer Station, die aus mehreren Modulen und mehreren Häfen für bemannte Sojus-Raumschiffe bestand Fortschritt Frachtraumschiffe.

Das Kernmodul wurde am 19. Februar 1986 in die Umlaufbahn gebracht; und zwischen 1987 und 1996 würden alle anderen Module bereitgestellt und angeschlossen. Während seiner 15-jährigen Dienstzeit wurde Mir von insgesamt 28 langjährigen Besatzungen besucht. Durch eine Reihe von Kooperationsprogrammen mit anderen Nationen würde die Station auch von Besatzungen aus anderen Ostblockstaaten, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA besucht.

Nachdem eine Reihe von technischen und strukturellen Problemen mit der Station zu tun hatten, kündigte die russische Regierung im Jahr 2000 an, die Raumstation stillzulegen. Dies begann am 24. Januar 2001, als ein Russe Fortschritt Frachtschiff angedockt an der Station und schob es aus der Umlaufbahn. Die Station trat dann in die Atmosphäre ein und stürzte in den Südpazifik.

1993 begann die NASA mit den Russen, der ESA und der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) zusammenzuarbeiten, um die Internationale Raumstation (ISS) zu schaffen. NASAs kombinieren Raumstation Freiheit Projekt mit dem Sowjet / Russen Mir-2 Station, die europäische Kolumbus Das Projekt und das japanische Kibo-Labormodul bauten ebenfalls auf den russisch-amerikanischen Shuttle-Mir-Missionen (1995-1998) auf.

Mit dem Ausscheiden aus dem Space-Shuttle-Programm im Jahr 2011 wurden die Besatzungsmitglieder in den letzten Jahren ausschließlich von Sojus-Raumschiffen ausgeliefert. Seit 2014 wurde die Zusammenarbeit zwischen der NASA und Roscosmos für die meisten Aktivitäten außerhalb der ISS aufgrund der durch die Situation in der Ukraine verursachten Spannungen eingestellt.

In den letzten Jahren wurden die Startfähigkeiten der Ureinwohner in den USA jedoch wiederhergestellt, da Unternehmen wie SpaceX, United Launch Alliance und Blue Origin eingegriffen haben, um die Lücke mit ihrer privaten Raketenflotte zu füllen.

Die ISS ist seit 15 Jahren ununterbrochen besetzt, nachdem sie den bisherigen Rekord von Mir übertroffen hat. und wurde von Astronauten und Kosmonauten aus 15 verschiedenen Nationen besucht. Das ISS-Programm wird voraussichtlich bis mindestens 2020 fortgesetzt, kann jedoch je nach Haushaltsumfeld bis 2028 oder möglicherweise länger verlängert werden.

Wie Sie deutlich sehen können, ist es Gegenstand einiger Debatten, wo unsere Atmosphäre endet und der Raum beginnt. Dank jahrzehntelanger Erforschung und Einführung des Weltraums ist es uns jedoch gelungen, eine funktionierende Definition zu finden. Aber was auch immer die genaue Definition ist, wenn Sie über 100 Kilometer kommen, haben Sie sich definitiv Ihre Astronautenflügel verdient!

Wir haben hier im Space Magazine viele interessante Artikel über den Weltraum geschrieben. Hier ist, warum ist der Weltraum schwarz?, Wie kalt ist der Weltraum?, Illustrierte Weltraummüll: Das Problem in Bildern, Was ist der interplanetare Raum?, Was ist der interstellare Raum? Und was ist der intergalaktische Raum?

Weitere Informationen finden Sie in der NASA enthüllt Geheimnisse des interstellaren Weltraums und in dieser Liste der Deep Space-Missionen.

Astronomy Cast enthält Episoden zu diesem Thema, wie die Space Stations-Serie, Episode 82: Space Junk, Episode 281: Explosionen im Weltraum, Episode 303: Gleichgewicht im Weltraum und Episode 311: Sound im Weltraum.

Quellen:

  • NASA – Space Shuttle Era
  • NASA – Die Internationale Raumstation
  • Wikipedia – Weltraumzeitalter
  • Whatis – Was ist Raum?

Podcast (Audio): Download (Dauer: 2:29 – 2,3 MB)

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