Die Grenze des Weltraums: Wo beginnt sie wirklich?

Vor den Toren des Kosmos: Wo beginnt der Weltraum?

Wir haben den Eindruck, dass der Weltraum jenseits der Erdatmosphäre beginnt, aber das ist keine gute Definition, denn je mehr die Höhe zunimmt und je weniger dicht die Atmosphäre ist, ohne wirklich zu verschwinden, desto seltener wird sie.

Die Atmosphäre beginnt an der Erdoberfläche (Troposphäre von 0 km bis 20 km Höhe) und erstreckt sich bis in extrem große Höhen (Exosphäre von 1000 km bis 50.000 km Höhe).

Anhand der von der Soho-Mission gesammelten Daten berechnete ein französisch-russisches Team, dass sich die Atmosphäre bis zu 630.000 km über die Erde hinaus erstreckte (1,5-mal weiter als der Mond).

Die Atmosphäre wird im Weltraum verdünnt, bis sich eine extrem dichte, verstreute Wolke aus Wasserstoffatomen (10 bis 70 Atome pro cm3) bildet, die als „Geokron“ bezeichnet wird.

Auf dem Mond gibt es nur 200 Atome pro Kubikdezimeter, was fast leer ist.

Kárman-Linie

Am 11. Juli 2021 begann der Weltraumtourismus!

Richard Branson und seine VSS Unity-Rakete SpaceShipTwo (SS2) haben mehr als 600 Kunden, die bereit sind, 250.000 US-Dollar für einen Weltraumbesuch zu zahlen. Am 20. Juli 2021 wurde ein Platz im Wert von 28 Millionen US-Dollar versteigert, um Jeff Bezos ins All zu begleiten (Blue Origins erster Weltraumtourismusflug).

Aber wo beginnt der Weltraum?

Der Weltraum liegt an der Grenze zwischen Luftfahrt (Flugzeug) und Raumfahrt (Satelliten). Diese Grenze wird Kármán-Linie genannt (Theodore von Kármán, ungarischer Ingenieur und Physiker 1881-1963). Diese imaginäre Grenze wurde auf 100 km über der Erdoberfläche berechnet. Sie entspricht der Höhe, ab der die Atmosphäre für die Luftfahrt zu dünn wird. Ein Flugzeug kann nur dann im Flug bleiben, wenn es von der umgebenden Luft getragen wird und sein Flügel für Auftrieb sorgt. Je höher ein Flugzeug fliegt, desto weniger Auftrieb bietet die dünne Luft. Daher ist eine immer höhere Geschwindigkeit erforderlich, um den Auftrieb aufrechtzuerhalten und die Abnahme der Luftdichte bei steigender Höhe auszugleichen, da es andernfalls durch die Schwerkraft nach unten gezogen wird.

Dann stellt sich die Frage: Mit welcher Geschwindigkeit müssen wir uns durch die Atmosphäre bewegen, um von der aerodynamischen Schubkraft unterstützt zu werden?

Das Flugzeug muss Umlaufgeschwindigkeit erreichen.

Die Kármán-Linie markiert die Höhe, in der die erforderliche Fluggeschwindigkeit der Umlaufgeschwindigkeit entspricht. Um einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, ist es notwendig, ihm eine Mindestgeschwindigkeit zu geben, damit er ihn vollständig umkreisen kann. Diese Geschwindigkeit sollte sich 7,9 km/s (28.440 km/h) nähern. Damit der Satellit auf seiner Bahn nicht durch atmosphärische Reibung abgebremst wird, muss er über der Atmosphäre, also mindestens 100 km über der Erde, positioniert werden.

Die Umlaufgeschwindigkeit variiert je nach Höhe der Erdumlaufbahn

• Für die Internationale Raumstation beträgt die Umlaufgeschwindigkeit etwa 7,5 km/s.
• Im geostationären Orbit um die Erde (35.786 km über dem Erdgeoid) beträgt die Umlaufgeschwindigkeit 3 ​​km/s.
• Der Mond umkreist die Erde mit einer Geschwindigkeit von 1,052 km/s.

Im Jahr 2021 befördert der Weltraumtourismus Passagiere knapp 100 km weit, es handelt sich also um suborbitale Flüge.

Anmerkung: Auftrieb = 1/2 Dichte der Atmosphäre (in kg/m3) x Referenzfläche (in m2) x Auftriebskoeffizient (ohne Einheit) x Quadrat der Geschwindigkeit (in m/s).