От каква височина започва космосът?
“Космически транспортен съд Юнити, добре пристигнал в космоса ”, оповести на 13-ти декември наземното управление към водачите (току-що станали астронавти) Марк Стъки и Фредерик Стъкроу. На земята избухнаха аплодисменти. След 14 години разработка, първият транспортен съд от серията “СпейсШипТу ” най-сетне доближи до галактическото пространство.
Но в действителност ли? Достатъчна ли е постигнатата от “Юнити ” височина от 82.7 километра, с цел да сметнем неговия полет за галактически?
Ако попитаме управлението на НАСА – да, несъмнено. Корабът е покрил изискването на организацията за минимална височина от 50 благи (80 километра). Американският вицепрезидент Майк Пенс поздрави екипа за първия пилотиран галактически полет на Съединени американски щати след края на програмата “Космическа совалка ”. Към овациите се причисли и Илон Мъск с късото “Поздравления! ” в Туитър.
С разцвета на частната космонавтика мнозина се питат: по какъв начин би трябвало да подхождаме към суборбиталните полети? Как да назоваваме летателните апарати, достигащи височини от десетки километри, въпреки и без да вършат цялостна обиколка на Земята: самолети или галактически кораби?
Накратко казано: от кое място стартира космосът? На пръв взор елементарен въпрос, единствено където за него няма елементарен отговор. Никой не може да уточни безапелационен аршин, ясна граница: ето, тук е моментът, в който въздушното пространство завършва и галактическото пространство стартира. Атмосферата не свършва внезапно. Тя изтънява постепенно и последователно, а в най-горните й елементи е извънредно динамична и променлива. Ето за какво учените са затруднени.
В тази публикация се занимаваме с научните обосновки на въпроса от кое място стартира космосът – с цялостното усещане, че казусът не е единствено теоретичен, само че също по този начин политически и юридически. Ако откривателите се вълнуват от физическите аспекти, то държавните глави и юристите желаят да знаят в кой миг една страна би трябвало да престане да постанова своя суверенитет над въздушното си пространство и е длъжна да се преценява с галактическото законодателство.
Нека първо разгледаме границите за начало на галактическото пространство, които са общоприети към сегашния миг (по данни от Lal & Nightingale, 2014):
По формулировка от Стоун (2012 г.) това е точката, в която подвижните ръководещи повърхности (напр. елероните) за аеродинамичен надзор на даден аероплан престават да са потребни. Границата е избрана след разбор на резултатите от тестовите полети през 60-те години на предишния век, когато в употреба е бил въведен ракетопланът X-15. Тази граница за начало на галактическото пространство е приета от Националния настойнически комитет по аеронавтика (НАКА), НАСА и американските военни. Човек, граждански или боен, 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 след това удостоени с астронавтско звание (двама от тях посмъртно), защото са летяли на височини сред 90 и 108 километра. 80-километровата формулировка е призната от частната компания Върджин Галактик за стандарт, при който ще летят комерсиалните кораби “СпейсШипТу ”.
На височина сред 85 и 100 километра въздухът е толкоз разводнен, че на доктрина една летателна машина ще би трябвало да лети по-бързо от първа галактическа скорост, с цел да може да има аеродинамична подемна мощ. На към 100-километрова височина въздушната компактност е към 1/2 000 000 от плътността наоколо до земната повърхнина. В взаимозависимост от разнообразни параметри като слънчевите лъчения, магнитния показател и други, изчислената височина варира. Поради тези вариации 100-километровото число е определено за улеснение. Тази граница е приета от Международната аеронавтическа федерация FAI, Международната федерация по въздушни спортове, както и от интернационалното съревнование “Ансари Екс Прайз ”, по време на което при започване на Новото хилядолетие частни екипи се съревноваваха, с цел да изстрелят пилотиран галактически транспортен съд. Победител в надпреварата бе корабът-предшественик на “СпейсШипТу ” – “СпейсШипУан ”. До огромна степен повода за необятната популярност на линията на Карман като публично приета граница на космоса се дължи точно на надпреварата “Ансари Екс Прайз ”, основателите на което поставиха много старания, с цел да я разпространяват.
Научният екип на Sangalli е пресметнал, че на височина от 118 километра (плюс-минус 0.3 км) се вижда преход, при който въздействието на заредените галактически частици става по-голямо от това на атмосферните ветрове. Макар че границата е научно значима, тя не е приета и не се употребява от нито една организация към сегашния миг.
Това е прагът, който е употребен в НАСА за нахлуване в атмосферата. При тази височина астронавтите на кацащите орбитални галактически кораби започват да усещат осезаемо триенето в горните атмосферни пластове.
Както сами виждате, има голям брой критерии, въз основата на които можем да определим началото на галактическото 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 разногласията, които се развихриха в общественото 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 откривателят оспорва дългогодишно признатата 100-километрова граница.
“Има единствено една-единствена причина да приемем цифрата 100. Тя е, че това е едно красиво, кръгло число ”, безапелационен е ученият.
В предишното откривателите, които са търсили границата на космоса и са стигали до цифри като 80 или 100 километра, са правили преценките си най-много въз основата на оптималните височини, които може да доближи един аероплан посредством подемната си мощ, или въз основата на най-малката допустима височина, при което един сателит може да бъде интензивен до орбитална скорост. Подходът на МакДауъл е друг. Той взема решение да прегледа коя е най-малката пределна височина, при която един сателит може да се сниши и да остане в орбита към Земята, без да изгори в атмосферата.
Изследователят преглежда орбиталните характерности на към 43 000 спътника и открива нещо любопитно – доста от тях са имали параметри на орбитата под 100 километра височина и все пак са правили сполучливо най-малко няколко обиколки към Земята. Имало е такива спътници, които са се намирали в елиптични орбити с перигей от 80 километра, без това да докара до тяхното изгаряне.
Именно този факт е предиздвикал МакДауъл да сметне, че 100-километровата граница е излишно повишена височина. “Или височината от 80 километра е космос, или ще се наложи да кажеш, че въпросните спътници не са били в космоса, до момента в който са били в орбита ”, отсича МакДауъл. “Това е дразнещо ”.
На фона на откритията от МакДауъл, на 30-ти ноември Международната аеронавтическа федерация FAI разгласява мнение на уеб страницата си, че ще премисли така наречен линия на Карман. “Наскоро оповестен теоретичен разбор показва безапелационно научна причина за намаляването на височината от 100 на 80 километра ”, се споделя в известието. Затова през 2019 година ще бъде проведена работна среща, която ще разиска концепцията. Ако интернационалните организации се съгласят, те ще трансформират разпоредбите си за признание на пилотираните галактически полети. Така всеки, летял на височина 80 километра и повече, ще бъде приет за астронавт, даже и да не е бил изстрелян от територията на Съединени американски щати.
Освен строго научните аргументи за намаляването на височината, има и исторически. По време на симпозиума “Айлийн Галъуей ” по въпросите за галактическо законодателство, МакДауъл заяви, че ученият Теодор декор Карман (на който е кръстена границата) в никакъв случай не е писал черно на бяло, че става въпрос за 100-километрова височина.
При всички положения опитите за строго установяване на височината, на която свършва атмосферата и от която стартира космосът, ще се посрещнат с мръщене от страна на някои галактически запалянковци. Все отново всеки рационален човек би се съгласил, че дали ще летиш на височина 101 или 99 километра, 81 или 79 километра, няма огромна разлика. Най-малкото никой не би оживял в такива условия без защитно облекло.
