HOE HOOG IS RUIMTE?

Send

Kijk omhoog naar de nachtelijke hemel en wat zie je? Ruimte, glinsterend en glanzend in al zijn glorie. Astronomisch gezien is de ruimte echt heel dichtbij en blijft ze hangen aan de andere kant van die dunne laag die we een atmosfeer noemen. En als je erover nadenkt, is de aarde niet veel meer dan een klein eiland in een zee van ruimte. Het is dus vrij letterlijk overal om ons heen.

Per definitie wordt ruimte gedefinieerd als het punt waar de atmosfeer van de aarde eindigt en het vacuüm van de ruimte begint. Maar hoe ver is dat precies? Hoe hoog moet je reizen voordat je de ruimte daadwerkelijk kunt aanraken? Zoals je je waarschijnlijk kunt voorstellen, hebben mensen met zo'n subjectieve definitie de neiging om het oneens te zijn over waar de ruimte precies begint.

Definitie:

De eerste officiële definitie van ruimte kwam van de National Advisory Committee for Aeronautics (de voorloper van NASA), die besloot op het punt waar de atmosferische druk minder was dan één pond per vierkante voet. Dit was de hoogte waarop vliegtuigbesturingsoppervlakken niet langer konden worden gebruikt en kwam overeen met ongeveer 81 kilometer (50 mijl) boven het aardoppervlak.

Elke NASA-testpiloot of astronaut die deze hoogte kruist, krijgt zijn astronautenvleugels. Kort nadat die definitie was aangenomen, berekende de lucht- en ruimtevaartingenieur Theodore von Kármán dat de atmosfeer boven een hoogte van 100 km zo dun zou zijn dat een vliegtuig met een baansnelheid zou moeten reizen om een lift af te leiden.

Deze hoogte werd later door de World Air Sports Federation (Fédération Aéronautique Internationale, FAI) aangenomen als de Karman-lijn. En in 2012, toen Felix Baumgartner het record voor de hoogste vrije val brak, sprong hij van een hoogte van 39 kilometer (24,23 mijl), minder dan halverwege de ruimte (volgens de definitie van NASA).

Op dezelfde manier wordt ruimte vaak gedefinieerd als beginnend op de laagste hoogte waarop satellieten gedurende een redelijke tijd in een baan kunnen blijven - dat is ongeveer 160 kilometer (100 mijl) boven het oppervlak. Deze verschillende definities zijn ingewikkeld wanneer men rekening houdt met de definitie van het woord "atmosfeer".

De atmosfeer van de aarde:

Als we het hebben over de atmosfeer van de aarde, denken we vaak aan het gebied waar de luchtdruk nog steeds hoog genoeg is om luchtweerstand te veroorzaken, of waar de lucht gewoon dik genoeg is om te ademen. Maar in werkelijkheid bestaat de atmosfeer van de aarde uit vijf hoofdlagen - de troposfeer, de stratosfeer, de mesosfeer, de thermosfeer en de exosfeer - waarvan de laatste vrij ver de ruimte in reiken.

De thermosfeer, de op één na hoogste laag van de atmosfeer, strekt zich uit van een hoogte van ongeveer 80 km (50 mijl) tot aan de thermopauze, die zich op een hoogte van 500-1000 km (310-620 mijl) bevindt. Het onderste deel van de thermosfeer, - van 80 tot 550 kilometer (50 tot 342 mijl) - bevat de ionosfeer, die zo wordt genoemd omdat het hier in de atmosfeer is dat deeltjes worden geïoniseerd door zonnestraling.

Vandaar dat hier de fenomenen bekend als Aurora Borealis en Aurara Australis plaatsvinden. Het internationale ruimtestation draait ook in deze laag, tussen 320 en 380 km (200 en 240 mijl), en moet constant worden versterkt omdat wrijving met de atmosfeer nog steeds optreedt.

De buitenste laag, bekend als de exosfeer, strekt zich uit tot een hoogte van 10.000 km (6214 mijl) boven de planeet. Deze laag bestaat voornamelijk uit extreem lage dichtheden van waterstof, helium en verschillende zwaardere moleculen (stikstof, zuurstof, CO²). De atomen en moleculen zijn zo ver van elkaar verwijderd dat de exosfeer zich niet langer gedraagt als een gas en de deeltjes ontsnappen constant de ruimte in.

Het is hier dat de atmosfeer van de aarde echt opgaat in de leegte van de ruimte, waar geen atmosfeer is. Vandaar dat de meerderheid van de satellieten van de aarde in deze regio cirkelen. Soms komen de Aurora Borealis en Aurora Australis voor in het onderste deel van de exosfeer, waar ze elkaar overlappen in de thermosfeer. Maar verder zijn er in deze regio geen meteorologische verschijnselen.

Interplanetair versus interstellair:

Een ander belangrijk onderscheid bij het bespreken van ruimte is het verschil tussen dat wat tussen planeten (interplanetaire ruimte) ligt en dat wat tussen zonnestelsels (interstellaire ruimte) in ons sterrenstelsel ligt. Maar dat is natuurlijk slechts het topje van de ijsberg als het gaat om ruimte.

Als men het net breder zou uitwerpen, is er ook de ruimte die tussen sterrenstelsels in het heelal ligt (intergalactische ruimte). In alle gevallen heeft de definitie betrekking op regio's waar de concentratie van materie aanzienlijk lager is dan op andere plaatsen - d.w.z. een regio die centraal wordt ingenomen door een planeet, ster of sterrenstelsel.

Bovendien gaan bij alle drie de definities de betrokken metingen verder dan alles wat wij mensen gewend zijn om regelmatig mee om te gaan. Sommige wetenschappers zijn van mening dat de ruimte zich oneindig in alle richtingen uitstrekt, terwijl anderen geloven dat de ruimte eindig is, maar onbeperkt en continu is (d.w.z. geen begin en einde heeft).

Met andere woorden, er is een reden waarom ze het ruimte noemen - er is gewoon zoveel van!

Verkenning:

De verkenning van de ruimte (dat wil zeggen dat wat zich direct buiten de atmosfeer van de aarde bevindt) begon serieus met wat bekend staat als het "Ruimtetijdperk". Dit hernieuwde tijdperk van verkenning begon met het feit dat de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie hun zinnen zetten op het plaatsen satellieten en bemande modules in een baan om de aarde.

De eerste grote gebeurtenis in het ruimtetijdperk vond plaats op 4 oktober 1957, met de lancering van Spoetnik 1 door de Sovjet-Unie - de eerste kunstmatige satelliet die in een baan om de aarde werd gelanceerd. Als reactie daarop heeft toenmalig president Dwight D. Eisenhower op 29 juli 1958 de National Aeronautics and Space Act ondertekend, waarmee NASA officieel werd opgericht.

Onmiddellijk begonnen NASA en het Sovjetruimteprogramma de nodige stappen te zetten om een bemand ruimtevaartuig te creëren. In 1959 resulteerde deze wedstrijd in de oprichting van het Sovjet Vostok-programma en NASA's Project Mercury. In het geval van Vostok bestond deze uit het ontwikkelen van een ruimtecapsule die aan boord van een vervangbare draagraket kon worden gelanceerd.

Naast talloze onbemande tests en enkelen die honden gebruikten, werden in 1960 zes Sovjetpiloten geselecteerd om als eerste mannen de ruimte in te gaan. Op 12 april 1961 werd de Sovjet-kosmonaut Yuri Gagarin aan boord van de Vostok 1 ruimtevaartuig van de Baikonur Cosmodrome, en werd zo de eerste man die de ruimte in ging (de Amerikaan Alan Shepard versloeg slechts een paar weken).

Op 16 juni 1963 werd Valentina Tereshkova in een baan om de aarde gestuurd Vostok 6 ambacht (wat de laatste Vostok-missie was), en werd daarmee de eerste vrouw die de ruimte in ging. Ondertussen nam NASA Project Mercury over van de Amerikaanse luchtmacht en begon met het ontwikkelen van hun eigen bemande missieconcept.

Ontworpen om een man de ruimte in te sturen met behulp van bestaande raketten, nam het programma snel het concept over van het lanceren van ballistische capsules in een baan om de aarde. De eerste zeven astronauten, bijgenaamd de "Mercury Seven", werden geselecteerd uit de testprogramma's van de marine, de luchtmacht en de marine.

Op 5 mei 1961 werd astronaut Alan Shepard de eerste Amerikaan in de ruimte aan boord van de Vrijheid 7 missie. Toen, op 20 februari 1962, werd astronaut John Glenn de eerste Amerikaan die in een baan om de aarde werd gelanceerd door een Atlas-lanceervoertuig als onderdeel van Vriendschap 7. Glenn voltooide drie banen van de planeet Aarde en er werden nog drie orbitale vluchten gemaakt, met als hoogtepunt de vlucht van L. Gordon Cooper over 22 banen aan boord Geloof 7, die op 15 en 16 mei 1963 vloog.

In de daaropvolgende decennia begonnen zowel NASA als Sovjets complexere ruimtevaartuigen met lange afstanden te ontwikkelen. Toen de 'Race to the Moon' eindigde met de succesvolle landing van Apollo 11 (gevolgd door nog enkele Apollo-missies), begon de focus te verschuiven naar het vestigen van een permanente aanwezigheid in de ruimte.

Voor de Russen leidde dit tot de voortdurende ontwikkeling van ruimtestationtechnologie als onderdeel van het Salyut-programma. Tussen 1972 en 1991 probeerden ze zeven afzonderlijke stations te omcirkelen. Technische storingen en een storing in de boosters van de tweede trap van een raket veroorzaakten echter de eerste drie pogingen daarna Salyut 1 falen of resulteren in het vervallen van de banen van het station na een korte periode.

In 1974 slaagden de Russen er echter in om met succes te worden ingezet Salyut 4, gevolgd door nog drie stations die gedurende een periode van één tot negen jaar in een baan om de aarde zouden blijven. Hoewel alle Salyuts aan het publiek werden gepresenteerd als niet-militaire wetenschappelijke laboratoria, waren sommige van hen eigenlijk covers voor het leger Almaz verkenningsstations.

NASA zette ook de ontwikkeling van ruimtestationtechnologie voort, die in mei 1973 culmineerde met de lancering van Skylab, dat Amerika's eerste en enige onafhankelijk gebouwde ruimtestation zou blijven. Tijdens de implementatie Skylab leed ernstige schade, verloor zijn thermische bescherming en een van zijn zonnepanelen.

Dit vereiste dat de eerste bemanning het station zou ontmoeten en reparaties moest uitvoeren. Er volgden nog twee bemanningen en het station werd in totaal 171 dagen bezet tijdens zijn dienstgeschiedenis. Dit eindigde in 1979 met het neerhalen van het station boven de Indische Oceaan en delen van Zuid-Australië.

In 1986 namen de Sovjets opnieuw het voortouw bij de oprichting van ruimtestations met de inzet van Mir. Geautoriseerd in februari 1976 door een regeringsbesluit, was het station oorspronkelijk bedoeld als een verbeterd model van de Salyut-ruimtestations. Na verloop van tijd groeide het uit tot een station bestaande uit meerdere modules en verschillende poorten voor bemande Sojoez-ruimtevaartuigen en Vooruitgang vrachtruimteschepen.

De kernmodule werd op 19 februari 1986 in een baan om de aarde gebracht; en tussen 1987 en 1996 zouden alle andere modules worden ingezet en gekoppeld. Tijdens zijn 15-jarige dienst werd Mir bezocht door in totaal 28 langdurige bemanningen. Via een reeks samenwerkingsprogramma's met andere landen zou het station ook worden bezocht door bemanningen van andere Oostblok-landen, de European Space Agency (ESA) en NASA.

Na een reeks technische en structurele problemen die het station hadden ingehaald, kondigde de Russische regering in 2000 aan het ruimtestation buiten gebruik te stellen. Dit begon op 24 januari 2001, toen een Rus Vooruitgang vrachtschip aangemeerd met het station en duwde het uit de baan. Het station kwam toen in de atmosfeer en stortte neer in de Stille Zuidzee.

In 1993 begon NASA samen te werken met de Russen, de ESA en de Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) om het International Space Station (ISS) te creëren. NASA's combineren Space Station Freedom project met de Sovjet / Russisch Mir-2 station, de Europese Columbus station, en de Japanse Kibo laboratoriummodule, bouwde het project ook voort op de Russisch-Amerikaanse Shuttle-Mir-missies (1995-1998).

Met de pensionering van het Space Shuttle-programma in 2011 zijn de bemanningsleden de afgelopen jaren uitsluitend door Sojoez-ruimtevaartuigen geleverd. Sinds 2014 is de samenwerking tussen NASA en Roscosmos opgeschort voor de meeste niet-ISS-activiteiten vanwege spanningen veroorzaakt door de situatie in Oekraïne.

In de afgelopen jaren is de inheemse lanceermogelijkheid echter hersteld naar de VS dankzij bedrijven als SpaceX, United Launch Alliance en Blue Origin die de leegte opvulden met hun eigen raketvloot.

Het ISS is de afgelopen 15 jaar continu bezet geweest en heeft het vorige record van Mir overtroffen; en is bezocht door astronauten en kosmonauten uit 15 verschillende landen. Het ISS-programma loopt naar verwachting door tot ten minste 2020, maar kan worden verlengd tot 2028 of mogelijk langer, afhankelijk van de budgetomgeving.

Zoals je duidelijk kunt zien, is het onderwerp van discussie wat de plaats is waar onze atmosfeer eindigt en waar de ruimte begint. Maar dankzij tientallen jaren van ruimteverkenning en lanceringen zijn we erin geslaagd een werkdefinitie te bedenken. Maar wat de exacte definitie ook is, als je boven de 100 kilometer kunt komen, heb je zeker je astronautenvleugels verdiend!

We hebben bij Space Magazine veel interessante artikelen over ruimte geschreven. Hier is waarom is Space Black?, Hoe koud is Space?, Space Debris Illustrated: The Problem in Pictures, What is Interplanetary Space?, Wat is Interstellaire Space ?, en wat is Intergalactic Space?

Ga voor meer informatie naar NASA Reveals Mysteries of Interstellar Space en deze lijst met Deep Space Missions.

Astronomy Cast heeft afleveringen over het onderwerp, zoals de Space Stations Series, Aflevering 82: Space Junk, Aflevering 281: Explosions in Space, Aflevering 303: Equilibrium in Space en Aflevering 311: Sound in Space.

Bronnen: