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Wo beginnt der Weltraum?

2020

Wo ist der Rand des Weltraums? Was wie eine einfache Frage aussieht, hat eine Antwort mit mehr Schichten als die Erdatmosphäre. Man könnte erwarten, dass der Raum dort beginnt, wo die Atmosphäre aufhört, und das könnte wahr sein. Aber wie sich herausstellt, kann niemand genau sagen, wo dieser Punkt ist. Und die Mehrheit der Wissenschaftler schaut viel näher zu Hause und platziert den Rand des Weltraums gut innerhalb der Grenzen der Atmosphäre.

Die am weitesten verbreitete Definition des „Randes des Weltraums“ liegt 100 Kilometer über der Erdoberfläche (ungefähr 62 Meilen, obwohl die Zahl oft auf 60 abgerundet wird). Diese Höhe ist die sogenannte Kármán-Linie, benannt nach dem ungarischen Physiker und Ingenieur Theodore von Kármán, der feststellte, dass die Luftfahrt in dieser Höhe nicht mehr funktionieren würde. Das heißt, wie Paul Newman, Chefwissenschaftler für Geowissenschaften am Goddard Space Flight Center der NASA, erklärt: „Die Kármán-Linie ist die Höhe, in der man nicht schnell genug fliegen kann, um Auftrieb für ein Flugzeug zu erzeugen.“ Abgesehen von Luftfahrt gibt es einen weiteren Unterschied oberhalb und unterhalb der Kármán-Linie. „Unterhalb von 100 Kilometern werden Gase durch turbulente Bewegungen gut gemischt. Daher beträgt der Stickstoffgehalt etwa 78% und der Sauerstoffgehalt etwa 21% “, erklärt Newman. „Oberhalb von 100 Kilometern beginnen sich die Gase aufgrund der Schwerkraft diffus zu trennen. Wir bezeichnen diese Höhe der Trennung als Homopause, da alles unten homogen gemischt ist. “

Diese Höhe von 100 Kilometern wird von der Fédération Aéronautique Internationale (FAI), dem internationalen Dachverband des Luftsports, offiziell als Beginn des Weltraums aufgeführt. "Die kommerzielle Raumfahrtindustrie scheint dies auch als Ziel für ihre touristischen Flüge zu nutzen", bemerkt Dr. Terry D. Oswalt, Vorsitzender des Fachbereichs Physikalische Wissenschaften an der Embry-Riddle Aeronautical University. Zum Beispiel hat Jeff Bezos 'Blue Origin kürzlich einen Test seiner New Shepard-Kapsel auf 65, 8 Meilen gestartet, und Sir Richard Bransons Virgin Galactic verspricht, seine Gäste über 100 Kilometer an Bord des SpaceShipTwo zu bringen.

Während die Kármán-Linie einer offiziellen internationalen Bezeichnung für den Beginn des Weltraums am nächsten kommt, ist sie keineswegs der Standard für jedermann. „Interessanterweise haben die USA das FAI-Abkommen unterzeichnet, in dem 100 Kilometer als Definition für den Beginn des Weltraums festgelegt werden. Dennoch wird der Astronautenstatus jedem verliehen, der über 80 Kilometer fliegt - der Höhe, in der die Thermosphäre beginnt und die Temperatur beginnt mit der Höhe steigen “, sagt Oswalt. Dieser „Astronautenstatus“ gilt sowohl für NASA-Mitarbeiter als auch für Militärangehörige, die diese Höhe erreicht haben.

Es gibt auch eine andere Definition, die 2009 eingeführt wurde. Unter Berufung auf Daten ihres Supra-Thermal Ion Imagers haben Forscher der Universität von Calgary einen neuen Rand des Weltraums bestimmt: Sie behaupten, 73, 3 Meilen (118 Kilometer) seien eine genauere Marke, wie unten dargestellt In dieser Linie bewegen sich Ionen ruhiger, und darüber bewegen sie sich rasend schnell, was den Unterschied zwischen Atmosphäre und Raum bedeutet. Es ist jedoch interessant festzustellen, dass 73, 3 Meilen weit entfernt von den technischen Außengrenzen der Erdatmosphäre liegen, die aus fünf verschiedenen Schichten besteht: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre das erstrecken sich rund 497 Meilen über dem Planeten. Tatsächlich haben Wissenschaftler nicht einmal eine klare Definition, wo die Atmosphäre aufhört. Es wird immer dünner, bis es verschwunden ist.

Dann gibt es den Fall der Internationalen Raumstation (ISS), die sich nach den meisten Berichten mit Sicherheit im Weltraum befindet. Er umkreist eine Höhe von ungefähr 400 Kilometern, weit über der K rm n-Linie und der Markierung der Universität von Calgary. Wenn Astronauten hier Mikrogravitation erfahren, würden Sie denken, dass dies sicherlich bedeuten würde, dass 248, 5 Meilen sicher sind, über dem Rand des Weltraums zu sein, oder? Nicht ganz. Die Station, die sich in der Thermosphäre befindet, befindet sich im ständigen freien Fall in Richtung Erde und wird immer noch von der Schwerkraft und Atmosphäre unseres Planeten beeinflusst. Die ISS verlangsamt sich, wenn sie durch die (sehr dünne) Luft streift, und benötigt regelmäßige Boosts, um ihre Höhe zu halten.

Astronauten, die innerhalb der ISS schweben, erfahren ebenfalls immer noch Schwerkraft. Ihre Schwerelosigkeit ähnelt der Erfahrung von Passagieren an Bord eines Parabelfluges, bei dem Piloten ein Flugzeug in einem riesigen Bogen durch die Luft manövrieren. Am höchsten Punkt des Bogens erleben die Passagiere einige Sekunden Schwerelosigkeit. Wenn Sie mit der gleichen Geschwindigkeit fallen wie Ihre Umgebung (dh ohne Luftwiderstand), haben Sie das Gefühl, zu schweben. Wenn Sie einen Punkt erreichen möchten, an dem die Schwerkraft der Erde Sie nicht mehr festhält, müssen Sie etwa 21 Millionen Kilometer oder 13 Millionen Meilen zurücklegen. Das ist 87 mal weiter weg als der Mond.

"Jede der Definitionen des Randes des Raums hängt davon ab, welche Prozesse in der Atmosphäre Sie für das jeweilige Problem für wichtig halten", sagt Oswalt. Wenn zum Beispiel der Ort wichtig ist, an dem ein Flugzeug nicht mehr fliegen kann, wird dies zu Ihrer Definition für den Beginn des Weltraums. Wenn die Strahlungsgefahr durch Sonneneruptionen und kosmische Strahlung von Bedeutung ist, wird dies zu Ihrer Höhe der Besorgnis. Wenn es wichtig ist, eine Umlaufbahn zu erreichen, beträgt Ihre Definition möglicherweise 160 Kilometer, bei denen die Reibung mit der Atmosphäre so gering ist, dass die so genannte „niedrige Erdumlaufbahn“ aufrechterhalten wird

Das bedeutet, dass der Rand des Weltraums weniger ein Hindernis als ein sich bewegendes Ziel darstellt, das sich ändert, wenn wir neue Meilensteine ​​und Erfolge in der Raumfahrt erzielen. Die Frage ist nur, wohin wir als nächstes drängen.

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