Меню

Как высоко над землей космос

На какой высоте летают спутники и космические корабли

Первый искусственный спутник Земли был запущен в 1957 году. С тех пор человечество сделало огромный технологический прорыв. На данный момент на околоземной орбите находится несколько десятков тысяч спутников. Они обеспечивают жителей планеты сотовой связью, интернетом, GPS-данными, телевидением, принимают активное участие в научно-исследовательской работе. Также они используются для военных целей. В зависимости от целевого назначения выбирается, на какой высоте летают спутники. Все это значительно облегчило жизнь, позволило поднять уровень связи. Наибольший вклад они внесли в науку – изучение строение атмосферы Земли, погодных изменений, космоса, небесных тел.

Какие виды спутников встречаются на орбите?

Спутники выполняют свои функции автономно, не используют топливо. Мониторинг состояния и необходимое маневрирование выполняется из командных центров на Земле. В зависимости от своего назначения, спутники снабжаются необходимым оборудованием и системой связи.

Объем аппарата напрямую зависит от его функциональности и назначения. Встречаются спутники с массой от 20 кг до нескольких сотен тонн. Первый аппарат, запущенный СССР весил всего 28 килограмм и нес на борту только систему радиопередачи.

На какой высоте летают спутники?

Движение осуществляется на заданной орбите. Удаленность от планеты зависит от назначения аппарата, заданной траектории. Используется несколько видов орбит:

  • Околоземная или низкая. Обеспечивает наиболее приближенное расположение. Высота составляет 300-500 км над уровнем моря. Использовалась для работы первых космических аппаратов, сейчас там находятся аппараты для дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы;
  • Полярная. Расположена в плоскости полярных полюсов Земли. Угол наклона близок к 90 градусам. Из-за сплюснутости планеты, можно добиться различной скорости вращения, которая позволит проходить спутнику одну и ту же широту в одинаковое время;
  • Геостационарная. Высота на ней составляет от 35 000 км, расположена в плоскости экватора. Устойчивых точек всего две, на остальном пути необходимо поддерживать траекторию искусственно;
  • Сильноэллиптическая. Контур орбиты представляет собой эллипс. Высота меняется в зависимости от точки траектории. Благодаря большому размеру, позволяет поддерживать необходимое количество спутников одновременно над одной страной. Используется преимущественно в телекоммуникационных целях. Также здесь работают аппараты с телескопами для изучения отдаленных объектов;
  • Круглая. Сечение орбиты представляет собой круг. Показатель высоты близок к постоянному в любой момент времени.

Высота полета спутников над Землей задается на основании их целевого назначения и выбранной орбиты. Геостационарная орбита является наиболее важной и дорогой. Поэтому аппараты, выработавшие свой ресурс, удаляются с нее. Используется в основном в научных целях.

Для систем глобального позиционирования используются круглые орбиты с постоянной высотой. Такая траектория является оптимальной для передачи сигнала. Высота орбиты спутников GPS составляет 20 тысяч километров. Один аппарат за сутки совершает два витка вокруг планеты. Скорость позволяет использовать 4 спутника в одной плоскости для обеспечения постоянной передачи данных.

На какой высоте летают космические корабли?

Первый пилотируемый космический корабль был запущен в 1961 году. Движение осуществлялось по эллиптической орбите. Перигей составлял 175 км, а апогей – 320 км над уровнем моря. За прошедшие полвека исследований высота значительно увеличилась из-за присутствия большого количества космического мусора на околоземной орбите. На данный момент используется орбита с перигеем в 400 км. Обусловлено это также и отсутствием влияния атмосферы на траекторию движения.

Источник

Насколько высоко космос?

Вселенная > Насколько высоко космос?

Что вы видите в ночном небе? Космос! Огромное и яркое пространство. С астрономической точки зрения, оно расположено очень близко, задержавшись по ту сторону атмосферы. И если быть точнее, то Земля не ограничивается скалистым телом.

Космос – черта, где заканчивается земная атмосфера и начинается вакуум. Но насколько оно высоко? Сколько нужно пролететь прежде, чем попасть туда? И где находится верхняя граница атмосферы, соприкасающаяся с чертой пространства? Так как определение довольно субъективно, по этим вопросам возникают споры.

Как определить насколько высоко космос

Впервые определение границы атмосферы и космоса дал Национальный консультативный комитет по аэронавтике (были перед НАСА). Представители решили, что это точка, где давление атмосферы меньше фунта на квадратный фут. Это была высота, куда не могли уже добраться самолеты – 81 км.

Читайте также:  Фотки юпитера с космоса

Bell-1, на котором Чарльз Йегер «прошел» звуковой барьер в 1947 году

Любой, кто пересекал этот порог, автоматически мог называть себя космонавтом. После появления определения инженер Теодор фон Карман рассчитал, что на отметке в 100 км атмосферный слой должен быть настолько тонким, что самолет смог бы путешествовать по орбитальной плоскости.

Позже эту высоту стали называть линией Кармана. В 2012 году Феликс Баумгартнер побил рекорд по наибольшей высоте падения, прыгнув с 39 км.

Часто за пространство принимают наименьшую высоту, на которой спутники способны вращаться на орбите определенное время – 160 км. Разногласия в цифрах возникают также из-за определения понятия «атмосфера».

Земная атмосфера

Обычно все полагают, что мы говорим о месте, где давление воздуха достаточно велико, чтобы создавать сопротивление, или же это уровень, на котором есть возможность дышать. Но атмосфера представлена пятью слоями: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера.

Космический шаттл Индервор на фоне земной атмосферы. Оранжевый слой – тропосфера, белый – стратосфера, а синий – мезосфера.

Тропосфера простирается до 80 км к термопаузе (500-1000 км). Нижняя часть термосферы – 80-550 км, вмещающая ионосферу (частички ионизируются солнечным излучением). Здесь же расположена и Международная космическая станция (320-380 км). Но ее положение нужно постоянно повышать, чтобы не создавать трение с атмосферой.

Экзосфера (внешний слой) достигает высоты в 10000 км. Представлена водородом, гелием и несколькими более тяжелыми молекулами (азот, кислород, СО2) в низкой плотности. Атомы и молекулы настолько рассредоточены, что экзосфера не ведет себя как газ, а частички постоянно отдаляются в космос.

Именно на этой границе, где атмосфера сливается с космическим пространством, находится большая часть орбитальных спутников и заметно сияние.

Межпланетные и межзвездные

Важно отличать разницу в том, что расположено между планетами и тем, что находится между звездными системами. Если мы говорим о космосе, то это лишь верхушка айсберга. При масштабировании вы поймете, что есть также пространство между галактиками. Во всех определениях упоминается об участках, где концентрация вещества намного ниже, то есть, место занимается планетой, звездой или галактикой.

Некоторые исследователи верят, что у пространства нет конца, а другие пытаются его найти. Но если конец есть, то вы не увидите резкого обрыва, так как переход плавно проведет вас в начало, как замкнутый круг.

Исследование

Исследования того, что расположено за пределами Земли, появились в «Космическом веке». Все началось с космической гонки между США и СССР, стремящихся первыми запустить спутники и людей на орбиту.

4 октября 1957 году СССР отправили первый спутник. В ответ на это в Америке Дуайт Д. Эйзенхауэр подписывает Закон о национальной аэронавтике и космосе 29 июля 1958 года (появляется НАСА).

Русский техник, завершающий работу над Спутником 1 – первый искусственный спутник человечества.

После этого США и СССР ринулись развивать технологии пилотируемых кораблей. К 1959 году уже появились советская программа «Восток» и американская «Меркурий». Первая представляла собою космическую капсулу, которую отправляли на одноразовой ракете.

Было проведено множество испытаний на животных и других космонавтов, прежде чем 12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин стартовал с космодрома Байконур на корабле Восток-1, чтобы первым попасть в космос (опередил Алана Шепарда на пару недель).

16 июня 1963 года на Востоке-6 полетела Валентина Терешкова, став первой женщиной в космосе. НАСА продолжало разрабатывать Меркурий и экипажные миссии.

Юрий Гагарин перед полетом на космическом корабле «Восток» (12 апреля 1961 год).

Американская программа быстро сориентировалась на запуск баллистических капсул. «Семерка Меркурия» было отобрана из военно-морских, военно-воздушных сил и морских экстремальных пилотных программ.

Первый астронавтом стал Алан Шепард 5 мая 1961 года, вылетев на борту Freedom 7. Затем 20 февраля 1962 года к нему присоединяется Джон Гленн, став первым американцем на орбите (ракета «Атлас»). Он обошел Землю трижды. Потом совершили еще три орбитальных полета, из которых кульминацией стал 22-й пролет Гордона Купера (15 и 16 мая 1963 года).

Читайте также:  Все про космос другие миры

Пришло время для создания чего-то новенького. Их подталкивала гонка к Луне, закончившаяся победой США и приземлением Аполлона-11. После этого все стремились освоить глубинный космос и закрепить свои позиции.

Россияне сосредоточились на развитии программы Салют. В 1972-1991 годах они пытались отправить на орбиту 7 отдельных станций. Но технические проблемы и сбои во второй ступени привели к неудачным трем попыткам.

Первая американская пилотируемая космическая лаборатория – Skylab, запущенная 4 февраля 1974 года.

Но к 1974 году россиянам удалось успешно завершить Салют-4, а потом и еще три станции, которые продержались на орбите 1-9 лет. Хотя все они позиционировались как невоенные независимые станции, для многих это были лишь прикрытия.

Кульминацией развития НАСА стал запуск Skylab в мае 1973 года, которая станет первой и единственной независимой космической станцией США. Во время развертывания лаборатория серьезно пострадала и потеряла одну солнечную панель.

Нужно было доставить первый экипаж и починить. Туда отправилось две команды, и станция проработала 171 дней. В 1979 года она рухнула над Индийским океаном.

В 1986 году СССР снова решили создать станцию «Мир». Сначала она планировалась как усовершенствованный Салют, но позже начали добавлять модули и порты для экипажа кораблей Союз и Прогресс.

Космическая станция «Мир», наблюдаемая с корабля Индевор.

Основной модуль на орбите появился 19 февраля 1986 года. В 1987-1996 присоединились и остальные модули. За 15 лет работы ее посетило 28 экипажей, причем многие их них были с Восточного блока, НАСА и Европейского космического агентства (ЕКА).

В 2000 году возникли технические проблемы, и было решено прекратить миссию. 24 января 2001 года Прогресс состыковался со станцией и вытолкнул ее с привычного положения. Постепенно она опустилась к атмосфере и врезалась в океан.

В 1993 году НАСА, Россия, ЕКА и Японское космическое агентство трудятся вместе над формированием Международной космической станции (МКС). Это была комбинация Freedom, Мир-2, Европейский Колумбус и Кибо.

Когда в 2011 году все шаттлы отправили на пенсию, астронавты могли доставляться в космос только кораблями Союз. С 2014 года сотрудничество было приостановлено из-за перегруженности на МКС и разногласиями по поводу Украины. Но США смогли найти выход в компаниях SpaceX, United Launch Alliance и Blue Origin.

Как видите, очень сложно определить точку начала пространства (отметка границы атмосферы и космоса). Но многолетнее освоение космоса помогло создать определение. Как бы там ни было, оторвавшись от земли на 100 км, вы получите звание космонавта!

Источник

Расстояние от Земли до космоса

Освоение космического пространства происходит исходя из принципов международного права. Основы его заложены договором 1967 года, ратифицированным более чем 100 государствами. Парадоксально, но до сих пор ученые и правительства стран не пришли к единому мнению, сколько километров до космоса.

Что такое космос и где он начинается

Слово «космос» возникло в Древней Греции. В переводе оно означало порядок, строй, мир. Вселенная рассматривалась как противоположность хаосу и нагромождению материи. Впоследствии понятие трансформировалось. Современная наука относит к космосу пространство вне газовых оболочек небесных тел. Земной атмосферой считается область вокруг планеты, в которой воздушная среда вращается вместе с Землей как единое целое.

Чтобы определить с научной точки зрения начало космоса, нужно понять, где заканчивается атмосфера.

Для газовой оболочки Земли характерна выраженная слоистость из 5 сфер.

Первой от земной поверхности расположена тропосфера. Здесь сосредоточено около 80% массы атмосферы. Высота ее колеблется от 8-10 на полюсе до 16-18 км в тропиках.

Вторая оболочка носит название стратосфера. Она начинается от 8-16 и заканчивается до 50-55 км от поверхности Земли. В интервале 20-30 проходит озоновый слой, защищающий все живое на планете от агрессивного воздействия ультрафиолетовых лучей. За счет их поглощения озоном происходит нагревание воздуха.

Далее до высоты 80 км простирается мезосфера. С увеличением дистанции температура падает до -90° С.

Читайте также:  Фонарь космос au6002 с магнитом

От нее до уровня 500 км расположена термосфера. Газовый состав термосферы подобен приземному, но кислород переходит в атомарное состояние.

Самый верхний, наиболее разреженный атмосферный слой, — экзосфера. Она состоит из ионизированного газа (плазмы). Частицы здесь могут свободно удаляться в межпланетное пространство. Масса экзосферы меньше атмосферной в 10 млн раз. Нижняя граница начинается от 450 км над Землей, верхняя достигает нескольких тысяч километров.

Таким образом, исходя из своего научного определения космос начнется в экзосфере, где газовая среда не вращается как единое целое вместе с Землей.

Примерное определение дистанции

Единого научного мнения, на каком расстоянии от Земли начинается космос, не существует. Ученые формируют свои доказательства исходя из различных видов физических параметров.

Есть идея, что космос начинается после исчезновения гравитационного воздействия Земли — на расстоянии 21 млн км.

На высоте 18,9-19,35 км при температуре человеческого тела начинает закипать вода. То есть для организма космос начнется на линии Армстронга. После того как в 1957 году первый искусственный спутник исследовал пространство над Землей, возникло понятие «ближний космос» (от 20 до 100 км).

В 50-х годах XX века исследователь Теодор фон Карман установил, что в 100 км от Земли полет для создания подъемной силы достигает момента первой космической скорости (7,9 м/с). Летательному аппарату не нужны крылья, и он превращается в спутник Земли.

Американские и канадские ученые, измерив границу влияния ветров атмосферы и начало воздействия космических частиц на высоте 118 км, предложили определять космическое пространство с данного значения.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Правительства США отмечало расстояние 122 км, на котором шаттлы переключались с маневрирования двигателями на аэродинамику. А военно-воздушные силы своим пределом узаконили отметку 80,45 км.

В 1979 году СССР предложил считать границей космоса величину выше 100-110 км.

Официальное расстояние от поверхности земли до космоса

Страны не пришли к единому мнению, где заканчивается воздушное пространство. Это связано с проблемой установления высотного предела государственного суверенитета.

ФАИ (Международная авиационная федерация) регистрирует полет как космический, начиная от линии Кармана (100 км). В таком интервале от планеты аппарат может совершить полный орбитальный виток вокруг Земли, после чего начинаются его вход в плотные слои атмосферы, торможение и падение.

Международное космическое право базируется на следующих принципах:

  1. В космосе не существует границ государств.
  2. Исследования космического пространства проводятся в целях всего человечества согласно международному праву, включая устав ООН.
  3. В космосе запрещено размещать оружие массового уничтожения.
  4. Искусственные космические объекты находятся под юрисдикцией государства, запустившего их.
  5. Страны учитывают интересы друг друга, организуют консультации.
  6. Космонавты — посланцы человечества.

Данные нормы иногда вступают в противоречие с интересами мировых держав, так как вопрос о государственном суверенитете воздушного пространства тесно связан с лимитированием безвоздушных пространств.

На какой высоте летает МКС

Расстояние до Международной космической станции от Земли меняется от 330 до 417 км. В этом интервале сочетаются оптимальные показатели для проведения экспериментов в условиях невесомости и экономически обоснованная дальность доставки космонавтов и грузов.

Причины изменения расстояний

Причина периодической смены расстояний до МКС кроется в силе трения. Частицы атмосферы воздействуют на корпус станции, происходят медленное торможение и потеря высоты. За счет двигателей приходящих кораблей орбиту увеличивают.

Ранее расстояние от Земли до орбиты МКС варьировалось от 330 до 350 км. Выше ее не могли поднять по причине неспособности американских шаттлов улететь дальше этого расстояния от Земли.

После отмены программы «челноков» станцию удалось отдалить от Земли на 417 км в 2014 году. Сегодня МКС находится на уровне 406 км.

Локальная смена дистанции связана с космическим мусором. Чтобы избежать столкновений, ведется наблюдение в режиме онлайн за передвижением отработанных элементов летательных аппаратов. Если появляется угроза удара, экипаж станции выполняет маневр уклонения. Двигатели дают импульс, который выводит МКС на более высокую орбиту.

Источник