Thật thú vị khi xem và cảm nhận việc phóng tàu vào Không gian. Tên lửa nhảy ra khỏi bệ phóng để bay vào không gian, gầm thét lên và tạo ra một sóng xung kích cực lớn của âm thanh có thể khiến bạn bị bật ra (nếu bạn đang trong vòng vài dặm). Trong vòng vài phút, nó đã bay vào không gian, sẵn sàng vận chuyển tải trọng (hàng hóa và đôi khi là người) lên vũ trụ.
Nhưng, đến khi nào thì tên lửa đó thực sự đi vào không gian? Đó là một câu hỏi hay mà không có câu trả lời chắc chắn. Sự thật là không có ranh giới cụ thể xác định nơi mà không gian bắt đầu. Không có một đường nào trong bầu khí quyển với một dấu hiệu cho biết, “Không gian là nơi đó!”
Ranh giới giữa Trái đất và Không gian
Ranh giới giữa không gian và “không phải không gian” thực sự được quyết định bởi bầu khí quyển của chúng ta. Ở đây trên bề mặt hành tinh, nó đủ dày để hỗ trợ sự sống. Càng lên cao trong bầu khí quyển, không khí dần trở nên loãng hơn. Có dấu vết của các chất khí mà chúng ta hít thở ở khoảng cách hơn một trăm dặm trên hành tinh chúng ta, nhưng cuối cùng, nó loãng ra nhiều đến nỗi nó không có gì khác biệt so với gần chân không của không gian. Một số vệ tinh đã đo được những mảng mong manh của bầu khí quyển của Trái đất ra đến hơn 800 km (gần 500 dặm). Tất cả các vệ tinh quay quanh trên bầu khí quyển của chúng ta và được chính thức coi là “trong không gian”. Khi cho rằng bầu khí quyển của chúng ta mỏng dần và không có ranh giới rõ ràng, các nhà khoa học đã phải đưa ra một “ranh giới” chính thức giữa khí quyển và không gian.
Ngày nay, thường được chấp nhận định nghĩa về nơi không gian bắt đầu là khoảng 100 km (62 dặm) từ bề mặt trái đất. Nó cũng được gọi là đường von Kármán. Bất kỳ ai bay ở độ cao trên 80 km (50 dặm) thường được xem là một phi hành gia, theo NASA.
Khám phá các lớp Khí quyển
Để xem tại sao khó xác định nơi bắt đầu không gian, hãy xem cách không khí của chúng ta hoạt động. Hãy nghĩ về nó như một lớp bánh làm bằng khí. Nó dày hơn khi ở gần bề mặt hành tinh của chúng ta và mỏng hơn khi ở phía trên đỉnh. Chúng ta sống và làm việc ở vùng thấp nhất, và hầu hết con người sống ở vùng dưới của bầu khí quyển. Chỉ khi chúng ta di chuyển bằng đường hàng không hoặc leo lên những ngọn núi cao, chúng ta mới đi vào những vùng có không khí khá mỏng. Những ngọn núi cao nhất cao tới 4.200 đến 9.144 mét (14.000 đến gần 30.000 feet).
Hầu hết các máy bay chở khách bay vào khoảng 10km (hoặc 6 dặm) độ cao. Ngay cả các máy bay phản lực quân sự tốt nhất cũng hiếm khi leo trên 30 km (98.425 feet). Bong bóng thời tiết có thể bay lên đến 40 km (khoảng 25 dặm) ở độ cao. Các hiện tượng trong không khí bùng lên khoảng 12 km. Ánh sáng Bắc Cực hoặc Nam Cực (cực quang) là khoảng 90 km (~ 55 dặm) cao. Trạm vũ trụ quốc tế có quỹ đạo báy nằm giữa 330 và 410 km (205-255 dặm) trên bề mặt của Trái đất và cũng trên bầu khí quyển. Nó nằm phía trên đường phân chia chỉ ra điểm bắt đầu của không gian.
Các loại Không gian
Các nhà thiên văn học và các nhà khoa học hành tinh thường phân chia môi trường không gian “gần trái đất” thành các khu vực khác nhau. Có “không gian địa lý”, đó là khu vực không gian gần Trái đất nhất, nhưng về cơ bản nằm ngoài đường phân chia. Sau đó, có không gian “cislunar”, đó là khu vực mở rộng ra ngoài Mặt trăng và bao gồm cả Trái đất và Mặt trăng. Vượt xa ra ngoài đó là không gian liên hành tinh, trải dài xung quanh Mặt trời và các hành tinh, vượt ra ngoài giới hạn của Đám mây Oort. Khu vực tiếp theo là không gian liên sao (bao gồm không gian giữa các vì sao). Xa hơn nữa là không gian thiên hà và không gian liên thiên hà, tập trung vào các không gian trong thiên hà và giữa các thiên hà, tương ứng. Trong hầu hết các trường hợp, không gian giữa các ngôi sao và các vùng rộng lớn giữa các thiên hà không thực sự trống rỗng. Những vùng này thường chứa các phân tử khí và bụi và tạo thành chân không.
Không gian pháp lý
Đối với mục đích của luật và lưu giữ hồ sơ, hầu hết các chuyên gia xem xét không gian bắt đầu ở độ cao 100 km (62 dặm), đường von Kármán. Nó được đặt theo tên của Theodore von Kármán, một kỹ sư và nhà vật lý làm việc rất nhiều trong ngành hàng không và du hành vũ trụ. Ông là người đầu tiên xác định rằng bầu khí quyển ở cấp độ này quá mỏng để hỗ trợ cho chuyến bay hàng không.
Có một số lý do rất đơn giản tại sao một bộ phận như vậy tồn tại. Nó phản ánh một môi trường nơi tên lửa có thể bay. Nói một cách rất thực tế, các kỹ sư thiết kế tàu vũ trụ cần đảm bảo rằng họ có thể xử lý sự khắc nghiệt của không gian. Xác định không gian về lực cản, nhiệt độ và áp suất khí quyển (hoặc thiếu một trong chân không) là rất quan trọng vì các phương tiện và vệ tinh phải được chế tạo để chịu được môi trường khắc nghiệt. Đối với mục đích của hạ cánh an toàn trên trái đất, các nhà thiết kế và các nhà khai thác của hạm đội tàu con thoi của Mỹ xác định rằng “ranh giới của vũ trụ” cho các tàu con thoi là ở độ cao 122 km (76 dặm). Ở cấp độ đó, các tàu con thoi có thể bắt đầu “cảm nhận” lực cản của khí quyển từ lớp không khí của Trái đất, và điều đó ảnh hưởng đến cách chúng được điều khiển để hạ cánh. Điều này vẫn vượt xa đường von Kármán, nhưng trên thực tế, có những lý do kỹ thuật tốt để xác định cho tàu con thoi, mang theo sự sống của con người và có yêu cầu cao hơn về an toàn.
Chính trị và Định nghĩa của Không gian bên ngoài
Ý tưởng về không gian bên ngoài là trung tâm của nhiều hiệp ước chi phối việc sử dụng hòa bình của không gian và các cơ quan trong đó. Ví dụ, Hiệp ước ngoài vũ trụ (được ký bởi 104 quốc gia và được Liên hợp quốc thông qua lần đầu tiên vào năm 1967), giữ các quốc gia từ tuyên bố chủ quyền lãnh thổ ở ngoài vũ trụ. Điều đó có nghĩa là không có quốc gia nào có thể đòi hỏi chủ quyền trong không gian và ngăn chặn những quốc gia khác ra đó.
Do đó, điều quan trọng là định nghĩa “không gian bên ngoài” vì lý do địa chính trị không liên quan gì đến an toàn hoặc kỹ thuật. Các hiệp ước viện dẫn ranh giới của không gian chi phối những gì chính phủ có thể làm tại hoặc gần các cơ quan khác trong không gian. Nó cũng cung cấp các hướng dẫn cho sự phát triển của các thuộc địa của con người và các nhiệm vụ nghiên cứu khác trên các hành tinh, mặt trăng và các tiểu hành tinh.
Nick Greene & Carolyn Collins Petersen
