Что нужно сделать чтобы выйти за пределы земной атмосферы
За пределами атмосферы: что будет, если пассажирский авиалайнер попытается отправиться в космос
Разбираемся, сможет ли Boeing 747 вылететь за пределы земной атмосферы.
«Если очень захотеть – можно в космос полететь!». Но удастся ли это сделать на пассажирском воздушном судне? Сидя в салоне и глядя, как самолет поднимается выше облаков, кажется, что до космоса – рукой подать.
В качестве примера рассмотрим Boeing 747 – дальнемагистральный двухпалубный авиалайнер. Что же будет, если его пилоты попытаются покинуть атмосферу Земли и отправиться бороздить просторы космоса?
При наилучшем раскладе пассажирский самолет просто достигнет своего потолка высоты (точки, где его максимальная подъемная сила компенсируется собственным весом авиалайнера), не будет подниматься выше и благополучно приземлится в аэропорту.
Для большинства самолетов максимальная высота полета составляет 12 км. При использовании самого консервативного подхода «космос» начинается на высоте 80 км над поверхностью Земли. Этим определением руководствуется НАСА – вполне надежный источник. Учитывая все это, выходит, что максимальная высота полета пассажирского судна и рядом не стоит с «высотой» космоса.
Другой вопрос – скорость. Пассажирский самолет просто не сможет развить достаточную скорость, которая позволит «выйти» ему на орбиту.
«Выйти на орбиту» значит, что объекту хватает скорости для противодействия гравитации. То есть ему нужно двигаться вперед быстрее, чем падать вниз. В свою очередь, орбитальная скорость зависит от высоты – чем выше поднимается объект, тем меньше сил гравитации тянут его вниз (согласно закону всемирного тяготения И. Ньютона).
К примеру, орбитальная скорость на Геостационарной орбите составляет около 11300 км/ч, а на более низкой орбите – скажем, которая находится на высоте 200 км – скорость будет достигать уже 27400 км/ч.
Поскольку максимальная скорость Boeing 747 составляет всего около 1130 км/ч, пассажирский самолет просто не сможет самостоятельно достичь показателя, близкого к орбитальной скорости. Он упадет на Землю – точно так же, как и любой другой объект, который движется со скоростью меньше орбитальной.
Поскольку Boeing 747 является воздушным самолетом с подъемом крыльев, для его работы требуется определенное давление воздуха. Чем выше судно поднимается в воздух, тем меньше становится воздушное давление. Это и ограничивает высоту полета. Ни один из существующих коммерческих самолетов не предназначен для полетов в «космос» в том виде, в котором он сконструирован.
Если взглянуть на воздушно-космические самолеты, они либо используют гибридную силовую установку, например самолет-носитель Virgin Galatic, либо ракетные двигатели. В любом случае турбовентиляторный двигатель, который установлен в пассажирских самолетах, просто не сможет создавать тягу на высотах, необходимых для выхода в космос. Даже на более низких, которые определены НАСА.
Пассажирские лайнеры летают за счет двигателей, которые создают достаточную тягу. Она, в свою очередь, поддерживает подъемную силу, создаваемую крыльями самолета. По мере того как судно будет подниматься выше, для поддержания этой подъемной силы будет оставаться все меньше и меньше воздуха. Следовательно, для удержания самолета на большей высоте требуется большая скорость. Замкнутый круг!
Уже на высоте около 13 км способность 747-го поддерживать подъемную силу практически сводится на нет – воздух в этой точке становится слишком разреженным, чтобы самолет мог продолжать набор высоты. Так что даже если отчаянные пилоты-экстремалы попытаются отправиться в космическое пространство на «Джамбо Джете», у них ничего не получится.
Самолет, который все-таки выйдет в открытый космос, скорее всего, будет с ракетным двигателем и уж точно не будет походить на Boeing 747. Вместо этого он будет выглядеть примерно так:
А если вы решите использовать турбовентилятор, то будьте готовы построить настоящий самолет-монстр, который поднимет ваш «космический корабль» на высоту 80 км
А если представить, что, несмотря на недостаточную скорость, самолету все-таки удастся выйти за пределы атмосферы? Все очень просто – двигатели будут испытывать недостаток кислорода и просто перестанут работать. Самолет остановится и упадет на землю. Мы уже не говорим о том, что, после того как он покинет атмосферу, из строя выйдут не только двигатели, но и пассажиры с членами экипажа. Думаем, не нужно объяснять, почему.
Так что становится очевидным: с какой бы стороны мы ни смотрели на этот вопрос, ответом на него будет твердое «нет». Пассажирский Boeing 747 не сможет хоть сколько-нибудь приблизиться к космосу – даже при самом сильном желании членов его экипажа.
Люди ни разу не выходили за пределы земной атмосферы?
С самого начала эры космических исследований учёные спорят о том, где заканчивается атмосфера Земли и где начинается космос. Вы сейчас очень сильно удивитесь, но, если верить недавним наблюдениям, упомянутый слой нашей планеты гораздо обширнее, чем мы могли предполагать. Он простирается дальше Луны. Ни много ни мало.
Космос обычно определяется как всё пространство Вселенной, находящееся за так называемой линией Кармана. Она проходит приблизительно в 100 километрах над уровнем моря. По стандарту Международной авиационной федерации, которая, собственно, отвечает за формализацию подобных параметров, космос начинается сразу за этой линией. Обоснованием здесь является то, что за этой границей атмосфера Земли становится настолько разреженной, что обычное воздухоплавательное средство, вроде того же самолёта, чтобы лететь, должно достичь орбитальной скорости. Именно поэтому сюда отправляют более специализированные аппараты.
Но вопрос этот совсем не так прост и однозначен, как кажется. Несмотря на то, что определение линии Кармана, данное МАФ, считается общепризнанным, всеобщего консенсуса относительно технической границы космоса не существует. Некоторые астрофизики считают, что она должна располагаться в 80 километрах над уровнем моря — из-за того, как орбитальный момент действует на спутники Земли. НАСА и ВВС США также убеждены, что космос начинается на высоте 80 километров — всякий, кто пересёк эту границу, официально считается астронавтом.
Итак, как понятно, однозначного определения космоса у нас до сих пор нет. А что насчёт атмосферы? По сути, это газовая оболочка, защищающая Землю от излучения Солнца и космического холода. Но, как и большинство известных нам сложных явлений, она не однородна. Здесь есть тропосфера — с разнообразными погодными явлениями и воздухом, необходимым для дыхания человека. Дальше идёт стратосфера, где из-за меньшей турбулентности предпочитают летать большие пассажирские и грузовые самолёты. Ещё выше мезосфера, где сгорает большинство метеоритов и образуются наиболее высотные облака. Предпоследним слоем является термосфера, где находится та самая линия Кармана — именно здесь астронавты начинают испытывать невесомость и выписывает обороты вокруг планеты Международная космическая станция. Это означает, что чисто теоретически та линия, за которой вроде бы начинается космос, находится в атмосфере Земли!
Солнечный свет взаимодействует с находящими в экзосфере атомами водорода на длинах волн так называемого Лайман-альфа излучения. Его давно научились измерять, в том числе и для объектов, находящихся в глубоком космосе. Этот тип излучения способен показать астрономам, как в космосе распределена материя, и навести их на выводы о том, как расширялась Вселенная. Но он поглощается внутренними слоями атмосферы планеты, поэтому с Земли его не видно. Совершенно иная ситуация в том месте пространства, где находится SOHO. Из этой точки космоса видны и Лайман-альфа излучение, и вся газовая оболочка Земли. И, как уже было сказано, последняя простирается гораздо дальше, чем считалось ранее.
Это открытие примечательно во многих отношениях. Не в последнюю очередь именно тем, что вновь ставит перед космонавтикой задачу, которая считалась давным-давно выполненной теми же покорителями Луны — выйти за пределы земной атмосферы. Оно, естественно, никак не повлияет на полёты человека и созданных им аппаратов в космос, но в области астрономических наблюдений возможны некоторые важные коррективы.
Дело в том, что согласно тому же исследованию Солнце в зависимости от своего положения сжимает атомы водорода в экзосфере, создавая более плотные участки геокороны с соответствующим Лайман-альфа излучением. Это значит, что космические телескопы, работающие внутри этого слоя земной атмосферы, должны будут исходить из нового базового уровня этого излучения при наблюдении за теми или иными объектами. Будем надеяться, что это позволит астрономам заглянуть ещё дальше в глубины Вселенной.
SWAN
Ну и последняя на сегодня новость из разряда «удивительное рядом». Наблюдения, на основании которых был сделано это открытие, были произведены инструментом SWAN более 20 лет назад — в конце девяностых! Они лишь недавно были подняты для изучения из архивов. Интересно, сколько ещё удивительного можно узнать, если основательно порыться там?
Человек не сможет выжить вне магнитосферы Земли
Ни на Луну, ни на Марс человек живым не долетит!
Объясняет доктор медицинских наук, ответственный исполнитель проекта «Марс-500», заведующий отделом института медико-биологических проблем РАН Александр Владимирович Суворов.
И дело тут уже не в космической радиации, смотрите интервью на видео:
4:16 Проблема гипомагнитных условий пребывания человека в космосе вне магнитного поля Земли абсолютно не решена до сих пор. Абсолютно. Никогда не задумывались над этим в контексте полётов на Луну?
Магнитное поле Земли стабилизирует организм человека
5:06. Воздействие изменённых магнитных условий непредсказуемо. Данные о реальном опыте пребывания в гипомагнитных условиях наукой ещё не получены.
5:49 Это может привести к изменениям свойств воды в организме и могут произойти процессы, о которых мы ещё не знаем.
Удивительные открытия не заставляют себя ждать: так, у космонавтов по мере удаления от Земли температура внутренних органов повышается по сравнению с показателями в тренировочном центре. Почему, пока специалистам неясно.
Кроме того, А.В.Суворов говорит, что предварительные опыты в гипомагнитных условиях на людях уже зафиксировали отклонения в психике подопытных.
А как же тогда американцы летали целых 9 раз (якобы 3 раза без высадки и 6 раз с высадкой на Луне) более недели — от 8 до 12 суток (А-13 около 6-ти суток) в открытом космосе вне стабилизирующего все физические и биологические процессы в организме человека магнитного поля Земли и ничего такого ни разу не испытывали?
Да никак. Не были американцы на Луне. Отсутствие результатов их наблюдений, которые должны были выявить, кроме прочего, явные изменения в физическом и психическом состоянии членов экипажа вне стабилизирующего магнитного поля Земли, ещё благодаря новым научным данным убедительно свидетельствуют, что американские мюнхгаузены летали вместо Луны в Голливуд.
Отсутствие магнитного поля сведёт космонавтов с ума
Отсутствие земного магнитного поля может привести к психическим нарушениям у космонавтов во время межпланетных полетов, в частности, в экспедиции к Марсу. Об этом свидетельствуют результаты экспериментов, проведенных российскими учеными. Исследователи из НИИ биологии и биофизики Томского госуниверситета и Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП) провели серию экспериментов, в которых крыс изолировали от магнитного поля Земли в специальной установке. Результаты показывают, что подопытные животные утрачивали навыки социального поведения, испытывали проблемы с памятью, у них также наблюдались изменения во внутренних органах.
Руководители исследования, директор НИИ биофизики Наталья Кривова и ведущий научный сотрудник ИМБП Кирилл Труханов в интервью РИА «Новости» отметили, что магнитное поле Земли влияет на все живые организмы.
В эту «безмагнитную камеру» на 25 суток и потом еще на десять суток были помещены 12 белых крыс-самцов, еще 12 крыс были контрольной группой. Обе группы находились под круглосуточным видеонаблюдением (ночью запись велась в инфракрасном свете).
Кроме того, у крыс наблюдались нарушения памяти. Перед экспериментами их всех на короткое время помещали в специальную камеру, чтобы определить, преобладает ли у них возбуждение или торможение.
Кроме того, у подопытных крыс наблюдались и физиологические изменения.
Кривова отметила, что японские ученые ранее изучали, как отсутствие магнитного поля влияет на развитие тритонов. Результаты показали, что у их потомства неправильно формировались позвоночник и глаза, появлялись двухголовые особи.
Труханов отметил, что существующие пилотируемые космические корабли и станции летают на относительно небольших высотах, где магнитное поле меньше земного лишь на 20%, однако в межпланетных экспедициях космонавтам придется столкнуться с отсутствием магнитного поля.
Как показывают опыты с крысами, отсутствие магнитного поля оказывает сильное воздействие на психику живых существ.
Большое спасибо Александру Владимировичу Суворову! Прямо заявить, что американцы не были на Луне, это может стоить научной карьеры. Но такого косвенного, при этом исключительно важного свидетельства, вполне достаточно. Человек вообще не может покинуть пределы магнитосферы Земли и остаться в живых, пока не разработает систему имитации земного магнитного поля в межпланетном космическом корабле.
Поэтому никто не был на Луне и не будет в этом веке на Марсе.
Почему американцы не запускали предварительно обезьян или других животных для непосредственного изучения влияния малоизученных факторов в открытом космосе на живой организм перед полётами людей на Луну? Да потому, что они никуда и не собирались летать, когда стало ясно, что двигатели F-1 невозможно форсировать и они могут работать только довольно с низкой тягой оценочно не более 350 тонн вместо 690 заявленных, то есть Сатурн-5 с этими двигателями не сможет вывести на орбиту Земли огромную массу топлива и кораблей, необходимых для полёта на Луну.
Почему в медицинских отчётах НАСА о здоровье экипажей Аполлонов о проблеме гипомагнитных условий пребывания в дальнем космосе нет ни слова, а здоровью членов экипажей после этих полётов могли бы позавидовать многие?
А всё потому, что там, где они действительно были, не было никаких негативных факторов открытого космоса.
В Голливуде, знаете ли и уровень радиации в норме и чистый кислород физиологию не нарушает, и невесомость негативно не воздействует, и гипомагнитный фактор работу всех систем организма не расстраивает. Вот и весь секрет прекрасного самочувствия лунонавтов как в их «полёте», так и после «приземления».
Чем же он закончился? А закончился он умерщвлением препарированных черепах. А так в подобных опытах не делается, одну из них обязательно оставили бы для наблюдений за изменениями в состоянии, которые медики называют «отложенными эффектами», которые могут проявлять себя не сразу, это важно. Из этого следует сделать вывод, что обе черепахи после полёта погибли. Но об этом намеренно публично не сообщалось до проведения следующих аналогичных экспериментов («Зонд-6», «Зонд-7») и перепроверки данных. Вспомните, что и о нарушениях здоровья космонавтов, побывавших всего лишь на орбите Земли, а не в открытом межпланетном космическом пространстве, так же никогда в советской прессе не сообщалось. Всегда рапортовали только об отличном и хорошем самочувствии космонавтов, даже когда Николаеву и Севастьянову понадобилась интенсивная медицинская помощь после самого продолжительного на тот момент космического полёта. Николаев перенёс после него два инфаркта. А всего в последствии 5, от чего и умер.
Точно так же промолчали и о гибели черепах, выдав фактически дезинформацию. Я бы тоже поступил точно так же, ибо состояние черепах после облёта Луны накануне запланированных полётов людей, это слишком ценная информация для соперника по лунной гонке и даже врага. Дарить ему такую ценную информацию нельзя, пускай он ещё попробует сам её получить! Американцы и «попробовали». Сразу на людях в «облёте Луны» Аполлоном-8. Ну, как это принято делать в Голливуде:)
Обратите внимание, как ведущий программы, доктор физико-математических наук Алексей Семихатов просто изумлённо вытаращился на своего собеседника на 5:13, услышав о таком негативном факторе пребывания в открытом космосе и невольно, будучи в эмоциональном возбуждении, поддакивал ему. Всё дело в том, что это совершенно новая информация. Но если бы люди уже действительно побывали на Луне, об этом стало бы известно ещё 50 лет назад!
Это ещё один деструктивный фактор пребывания в космосе. Эффект сочетания нескольких деструктивных факторов сразу одновременно — радиация, дыхание чистым кислородом, гипомагнитный фактор не мог бы пройти бесследно и не вызвать заметных патологических изменений в здоровье людей.
Однако у американцев не вызвал. Они якобы настолько себя хорошо чувствовали при сильнейшем стрессе, который должен испытывать психически здоровый человек в подобных условиях, что некоторые лунонавты по официальным данным за время полётов на Луну даже прибавили в весе! )))
Осознаём этот факт и делаем вывод по нашей теме: американцы не были на Луне, так как о влиянии гипомагнитного фактора на состояние человека в ходе подготовки и выполнения программы «Аполлон» никаких сведений получено не было. (Много материалов по лунной афере США можно найти здесь: https://photo-vlad.livejournal.com)
Полеты в верхних слоях атмосферы Земли вызвали у астронавтов обратный ток крови
Обратите внимание не в космосе даже еще, а лишь в верхних слоях атмосферы нашей планеты где ослаблена гравитация и магнитное поле.
Долгое пребывание в космосе негативно влияет на кровеносную систему, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем, выяснила международная группа ученых. Отметим, что в нее вместе с американскими коллегами вошла Ирина Алферова из Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, руководящая группой медицинского обеспечения подмосковного ЦУПа.
Авторы научной работы проверили состояние космонавтов, которые провели на МКС в среднем около шести месяцев. Перед полетом, на 50 и 150 день экспедиции, а также спустя 40 дней после возвращения проводилось ультразвуковое исследование сосудов головы. В результате у семи добровольцев обнаружились застойные явления, а в некоторых случаях – эпизоды обратного течения крови во внутренней яремной вене. У двух человек выявили тромбы.
Напомним, яремная вена – один из крупнейших сосудов в человеческом теле, который участвует в кровоснабжении шеи, лица и головного мозга. Возникшие там тромбы потенциально могут дойти до легких, а это смертельно опасное состояние – особенно на орбите.
Ученые отметили, что нарушения кровотока, вероятнее всего, связаны с отсутствием гравитации. Земная сила тяжести регулирует практически все процессы в нашем организме, и условия невесомости вызывают сильный стресс. «Космонавты» на МКС регулярно используют вакуумные «комбинезоны», которые облегчают ток крови и стимулируют сосуды.
Атмосфера Земли улетучивается в космос
Факты космической погоды
Откуда берутся такие крайности? Если бы мы это знали, то смогли бы объяснить, почему Земля полна жизни, тогда как другие планеты рядом с ней выглядят безжизненными. Поняв, как эволюционируют атмосферы, мы могли бы определить, какие планеты вне Солнечной системы могут быть обитаемы.
Планета приобретает газовый покров разными путями. Она может извергать пар из своих недр, может захватить летучие вещества у комет и астероидов при столкновении с ними, или же ее гравитация может притянуть газы из межпланетного пространства. К тому же планетологи приходят к выводу, что потеря газа играет столь же важную роль, как и его приобретение.
Даже земная атмосфера, которая выглядит незыблемой, постепенно утекает в космическое пространство.
Осознав важность утечки атмосфер, мы меняем свое представление о будущем Солнечной системы.
Десятилетиями ученые пытались понять, почему у Марса столь тонкая
атмосфера, но теперь мы удивлены, что у него вообще сохранилась хоть
какая-то атмосфера.
Не обусловлено ли различие между Титаном и Каллисто тем, что Каллисто потеряла свою атмосферу прежде,чем на Титане появился воздух? Была ли раньше атмосфера Титана более плотной, чем сегодня? Как Венера сохранила азот и диоксид углерода, но полностью потеряла воду?
Способствовала ли утечка водорода зарождению жизни на Земле? Превратится ли когда-нибудь наша планета во вторую Венеру?
Когда становится жарко
Если
ракета набрала вторую космическую скорость, то она движется так быстро, что способна преодолеть притяжение планеты. То же самое можно сказать об атомах и молекулах, хотя обычно они достигают скорости убегания, не имея определенной цели.
При тепловом испарении газы становятся настолько горячими, что их невозможно удержать.
В нетепловых процессах атомы и молекулы выбрасываются в результате химических реакций или взаимодействия заряженных частиц. Наконец, при столкновении с астероидами и кометами отрываются целые куски атмосферы.
Температура на высоте экзобазы Земли колеблется вблизи 1000 К, что соответствует средней скорости атомов водорода около 5 км/с.
Это меньше второй космической скорости для Земли на этой высоте (10,8 км/с); но скорости атомов вокруг среднего значения распределены широко, поэтому некоторые атомы водорода имеют шанс преодолеть притяжение планеты. Утечка частиц из высокоскоростного «хвоста» в их распределении по скоростям объясняет от 10 до 40 % потерь Землей водорода. Испарением Джинса частично объясняется и отсутствие атмосферы у Луны: газы, выходящие из-под поверхности Луны, легко испаряются в космос.
Дэвид Кетлинг и Кевин Цанле
Журнал «В мире науки»
Земля теряет атмосферу! Грозит ли нам кислородное голодание?
Исследователи были поражены недавним открытием: оказалось, что наша планета теряет свою атмосферу быстрее, чем Венера и Марс из-за того, что обладает гораздо более значительным и мощным магнитным полем.
Это может означать, что магнитное поле Земли – не такой уж и хороший защитный экран, как это предполагалось ранее. Ученые были уверены в том, что именно благодаря действию магнитного поля Земли атмосфера хорошо защищена от губительного воздействия Солнца. А оказалось, что магнитосфера Земли способствует истончению земной атмосферы за счет ускоренной потери кислорода.
По словам Кристофера Рассела, профессора геофизики и специалиста по космической физике университета Калифорнии, ученые привыкли считать, что человечеству крайне повезло с земной «пропиской»: замечательное магнитное поле Земли, мол, отлично защищает нас от солнечных «атак» – космических лучей, вспышек на Солнце и солнечного ветра. Теперь же выясняется, что магнитное поле земли – не только защитник, но и враг.
Группа специалистов во главе с Расселом пришли к этому выводу во время совместной работы на Конференции сравнительной планетологии.
Рассел рассказал Discovery News о том, что он и его коллеги, работающие над изучением Марса и Венеры, «собрались вместе и сравнили свои записи». Внезапно выяснилось, что все, что мы раньше знали о магнитном поле Земли, не соответствует действительности.
В рамках исследования планетологи сравнивали данные о потере ионов кислорода атмосферами трех планет: Земли, Венеры и Марса. При этом известно, что вторая никогда не обладала магнитным полем, а Марс утратил его примерно 3,5 миллиарда лет назад, когда, как считается, внутри планеты прекратилось движение расплавленных металлов, пишет Lenta.ru. Именно это движение является источником магнитного поля Земли.
Ученые вычислили среднюю скорость потери атмосферами трех планет ионов кислорода, приняв во внимание разницу в массах планет и составе их атмосфер. Исследователи сделали сенсационный вывод: Земля теряет кислород в три раза быстрее, чем Марс и Венера. Ученые полагают, что это связано с наличием у Земли мощного магнитного поля.
Согласно подсчетам исследователей, ежегодно в космос уходит около 60 тысяч тонн кислорода. Впрочем, ученые не видят повода для паники: если скорость сокращения кислорода ( 5×1025 молекул в секунду) сохранится на нынешнем уровне, то планета потеряет свою атмосферу не раньше через несколько миллиардов лет.