宇宙のフロンティア: それは実際どこから始まるのでしょうか?

宇宙の入り口で: 宇宙はどこから始まるのでしょうか?

私たちは、宇宙は地球の大気圏外から始まるという印象を持っていますが、これは良い定義ではありません。なぜなら、高度が上昇し、大気の密度が薄くなるにつれて、実際には消滅することなく、徐々に希薄になるからです。

大気は地球の表面 (高度 0 km ～ 20 km の対流圏) から始まり、非常に高い高度 (高度 1,000 km ～ 50,000 km の外気圏) まで広がります。

ソーホー計画によって収集されたデータから、フランスとロシアのチームは、大気が地球から最大63万キロメートル（月の1.5倍）まで広がっていると計算しました。

大気は宇宙で希釈され、「ジオクローン」と呼ばれる非常に高密度で散在した水素原子の雲 (1 cm3 あたり 10 ～ 70 個の原子) を形成します。

月には原子が 1 立方デシメートルあたり 200 個しかなく、ほとんど空です。

カルマン線

2021年7月11日、宇宙観光が始まりました！

リチャード・ブランソン氏と彼の SpaceShipTwo (SS2) VSS Unity ロケットには、宇宙訪問に 25 万ドルを払っても構わないと考えている顧客が 600 人以上います。 2021年7月20日、ジェフ・ベゾス氏の宇宙旅行（ブルー・オリジン初の宇宙観光飛行）に同行するための場所が2,800万ドルで競売にかけられた。

しかし、宇宙はどこから始まるのでしょうか?

宇宙は航空飛行（飛行機）と宇宙飛行（衛星）の境界にあります。この限界はカルマン線と呼ばれます (セオドア・フォン・カルマン、ハンガリーの技術者および物理学者、1881 ～ 1963 年)。 この仮想の境界は、地球の表面から 100 km 上で計算されました。これは、大気が航空にとって希薄になりすぎる高度に相当します。飛行機は周囲の空気に運ばれて翼が揚力を生み出すことによってのみ飛行を続けることができます。飛行機が高く飛ぶほど、薄い空気がもたらす揚力は少なくなり、揚力を維持し、高度が上昇するにつれて空気密度の低下を補うために、より大きな速度が必要になります。そうしないと、重力によって飛行機が下に引っ張られてしまいます。

そこで生じる疑問は、空気力学的な推力に支えられるためには、どのくらいの速度で大気中を移動しなければならないのかということです。

飛行機は軌道速度に達する必要があります。

カルマン線は、必要な飛行速度が軌道速度と等しくなる高度を示します。 衛星を軌道上に配置するには、衛星を完全に周回できる最小限の速度を与える必要があります。この速度は 7.9 km/s (28,440 km/h) に近づくはずです。大気の摩擦によって衛星の進路が遅くならないように、衛星は大気圏より上、つまり地球から少なくとも 100 km 上に位置する必要があります。

公転速度は地球の公転の高さによって変わります

• 国際宇宙ステーションの場合、軌道速度は約 7.5 km/s です。
• 地球の周りの静止軌道 (地球のジオイド上空 35,786 km) では、軌道速度は 3 km/s です。
• 月は秒速 1.052 km で公転します。

2021 年には、宇宙旅行で乗客は 100 km をわずかに下回る距離まで移動するため、これらは準軌道飛行になります。

注： 揚力 = 大気の 1/2 密度 (kg/m3 単位) x 基準面 (m2 単位) x 揚力係数 (単位なし) x 速度の 2 乗 (m/s 単位)。