Астронавтите на частния космически кораб „Юнити“ на Върджин Галактик заснеха на 13-ти декември снимка на Земята по време на първия пилотиран космически полет, проведен от територията на САЩ след приключването на програмата „Космическа совалка“. Photo credit : Virgin Galactic
27 декември 2018 г. 21:26 ч.
Светослав Александров. „Космически кораб Юнити, добре дошъл в космоса“, оповести на 13-ти декември наземното ръководство към пилотите (току-що станали астронавти) Марк Стъки и Фредерик Стъкроу. На земята избухнаха овации. След 14 години разработка, първият кораб от серията „СпейсШипТу“ най-накрая достигна до космическото пространство.
Но наистина ли? Достатъчна ли е постигнатата от „Юнити“ височина от 82.7 километра, за да сметнем неговия полет за космически?
Ако попитаме ръководството на НАСА – да, определено. Корабът е покрил изискването на агенцията за минимална височина от 50 мили (80 километра). Американският вицепрезидент Майк Пенс поздрави екипа за първия пилотиран космически полет на САЩ след края на програмата „Космическа совалка“. Към овациите се присъедини и Илон Мъск с краткото „Поздравления!“ в Туитър.
С разцвета на частната космонавтика мнозина се питат: как трябва да подхождаме към суборбиталните полети? Как да наричаме летателните апарати, достигащи височини от десетки километри, макар и без да правят пълна обиколка на Земята: самолети или космически кораби?
Накратко казано: откъде започва космосът? На пръв поглед прост въпрос, само където за него няма прост отговор. Никой не може да посочи категоричен критерий, ясна граница: ето, тук е моментът, в който въздушното пространство приключва и космическото пространство започва. Атмосферата не свършва рязко. Тя изтънява бавно и постепенно, а в най-горните й части е изключително динамична и променлива. Ето защо учените са затруднени.
В тази статия се занимаваме с научните обосновки на въпроса откъде започва космосът – с пълното съзнаване, че проблемът не е само научен, но също така политически и правен. Ако изследователите се вълнуват от физическите аспекти, то държавните глави и юристите искат да знаят в кой момент една държава трябва да престане да налага своя суверенитет над въздушното си пространство и е длъжна да се съобразява с космическото законодателство.
Нека първо разгледаме границите за начало на космическото пространство, които са общоприети към настоящия момент (по данни от Lal & Nightingale, 2014):
80-километровата граница (т.е. 50 мили). По дефиниция от Стоун (2012 г.) това е точката, в която подвижните управляващи повърхности (напр. елероните) за аеродинамичен контрол на даден самолет престават да са полезни. Границата е определена след анализ на резултатите от тестовите полети през 60-те години на миналия век, когато в експлоатация е бил въведен ракетопланът X-15. Тази граница за начало на космическото пространство е призната от Националния съветнически комитет по аеронавтика (НАКА), НАСА и американските военни. Човек, цивилен или военен, летял на височина от 80 километра и повече, е награждаван с астронавтски значки и признаван за астронавт. Трима от ветераните на X-15, Джон МакКей, Уилиам Дана и Джоузеф Уокър са впоследствие удостоени с астронавтско звание (двама от тях посмъртно), тъй като са летяли на височини между 90 и 108 километра. 80-километровата дефиниция е приета от частната компания Върджин Галактик за стандарт, при който ще летят комерсиалните кораби „СпейсШипТу“.
100-километровата граница (т.нар. линия на Карман). На височина между 85 и 100 километра въздухът е толкова разреден, че на теория една летателна машина ще трябва да лети по-бързо от първа космическа скорост, за да може да има аеродинамична подемна сила. На около 100-километрова височина въздушната плътност е около 1/2 000 000 от плътността в близост до земната повърхност. В зависимост от различни параметри като слънчевите лъчения, магнитния индекс и др., изчислената височина варира. Поради тези вариации 100-километровото число е избрано за удобство. Тази граница е призната от Международната аеронавтическа федерация FAI, Международната федерация по въздушни спортове, както и от международното състезание „Ансари Екс Прайз“, по време на което в началото на Новото хилядолетие частни екипи се съревноваваха, за да изстрелят пилотиран космически кораб. Победител в състезанието бе корабът-предшественик на „СпейсШипТу“ – „СпейсШипУан“. До голяма степен причината за широката слава на линията на Карман като официално призната граница на космоса се дължи именно на състезанието „Ансари Екс Прайз“, създателите на което положиха доста усилия, за да я популяризират.
118-километровата граница (установена от Sangalli и колектив през 2009 г.). Научният екип на Sangalli е изчислил, че на височина от 118 километра (плюс-минус 0.3 км) се забелязва преход, при който влиянието на заредените космически частици става по-голямо от това на атмосферните ветрове. Макар че границата е научно важна, тя не е призната и не се използва от нито една организация към настоящия момент.
122-километровата граница. Това е прагът, който е използван в НАСА за навлизане в атмосферата. При тази височина астронавтите на кацащите орбитални космически кораби започват да усещат осезаемо триенето в горните атмосферни слоеве.
Както сами виждате, има множество критерии, на базата на които можем да определим началото на космическото пространство. Може ли да се каже, че някоя от всичките граници (80, 100, 118 или 122-километровата) е истинна? Трудно би било!
На фона на споровете, които се разразиха в публичното пространство през последните няколко години, през 2018-та бе публикувана статия от астрофизика Джонатан Макдауъл от центъра Харвард-Смитсониан. Статията е поместена в научното списание Acta Astronautica, реферирано научно издание с импакт фактор от 2.227. В нея изследователят оспорва дългогодишно приетата 100-километрова граница.
„Има само една-единствена причина да приемем числото 100. Тя е, че това е едно красиво, кръгло число“, категоричен е ученият.
В миналото изследователите, които са търсили границата на космоса и са стигали до числа като 80 или 100 километра, са правили преценките си най-вече на базата на максималните височини, които може да достигне един самолет чрез подемната си сила, или на базата на най-малката възможна височина, при което един спътник може да бъде ускорен до орбитална скорост. Подходът на МакДауъл е различен. Той решава да разгледа коя е най-малката пределна височина, при която един спътник може да се сниши и да остане в орбита около Земята, без да изгори в атмосферата.
Изследователят разглежда орбиталните характеристики на около 43 000 спътника и установява нещо любопитно – много от тях са имали параметри на орбитата под 100 километра височина и въпреки това са правили успешно поне няколко обиколки около Земята. Имало е такива спътници, които са се намирали в елиптични орбити с перигей от 80 километра, без това да доведе до тяхното изгаряне.
Именно този факт е накарал МакДауъл да сметне, че 100-километровата граница е ненужно завишена височина. „Или височината от 80 километра е космос, или ще се наложи да кажеш, че въпросните спътници не са били в космоса, докато са били в орбита“, отсича МакДауъл. „Това е дразнещо“.
На фона на откритията от МакДауъл, на 30-ти ноември Международната аеронавтическа федерация FAI публикува становище на сайта си, че ще преосмисли т.нар. линия на Карман. „Наскоро публикуван научен анализ представя убедително научна причина за намаляването на височината от 100 на 80 километра“, се казва в съобщението. Затова през 2019 година ще бъде организирана работна среща, която ще обсъди идеята. Ако международните организации се съгласят, те ще променят правилата си за признаване на пилотираните космически полети. Така всеки, летял на височина 80 километра и повече, ще бъде признат за астронавт, дори и да не е бил изстрелян от територията на САЩ.
Освен строго научните причини за намаляването на височината, има и исторически. По време на симпозиума „Айлийн Галъуей“ по въпросите за космическо законодателство, МакДауъл съобщи, че ученият Теодор фон Карман (на който е кръстена границата) никога не е писал черно на бяло, че става въпрос за 100-километрова височина.
При всички положения опитите за строго определяне на височината, на която свършва атмосферата и от която започва космосът, ще се посрещнат с мръщене от страна на някои космически ентусиасти. Все пак всеки разумен човек би се съгласил, че дали ще летиш на височина 101 или 99 километра, 81 или 79 километра, няма голяма разлика. Най-малкото никой не би оцелял в такива условия без защитно облекло.
http://www.space-bg.org/
http://www.cosmos.1.bg/
