Где начинается космос? Об этом вовсю спорят Джефф Безос и Ричард Брэнсон. А простого ответа вообще-то нет
- Что случилось?
- И кто прав?
- А разве космос начинается не там, где появляется невесомость?
- Почему в Blue Origin тогда говорят именно о 100 километрах?
- Но если авиационная федерация — международная, значит, статус ее решений выше?
- Получается, международной границы космоса просто не существует?
- Почему ракетоплан Брэнсона не смог подняться всего на 20 километров выше и снять все вопросы?
- Но ведь чем выше, тем сильнее впечатления…
Что случилось?
Во вторник, 20 июля, на 16 часов по московскому времени запланирован полет многоразовой суборбитальной ракетной системы New Shepard компании Blue Origin, принадлежащей миллиардеру Джеффу Безосу.
На борту будет четыре человека. Полет продлится около 11 минут от старта до посадки с максимальной высотой примерно 105 километров. Все пройдет в полностью автоматическом режиме под управлением бортовых компьютеров, астронавтам останется только насладиться прекрасным видом Земли и попробовать полевитировать в невесомости около четырех минут.
При этом 11 июля Безоса уже опередили: ракетоплан VSS Unity компании Virgin Galactic, принадлежащий его главному конкуренту по космическому туризму, бизнесмену Ричарду Брэнсону, доставил экипаж из шести человек на высоту 86 километров.
Теперь в Blue Origin настаивают: это не был полет в космос. И указывают, что ракетоплан Брэнсона не пересек международную границу космоса, которая находится на высоте 100 километров.
При этом NASA, американские ВВС и Федеральное управление гражданской авиации считают, что граница космоса расположена на высоте 80,45 километра (50 миль) — и Брэнсон ее преодолел.
И кто прав?
Любая граница космоса условна. Не существует такой высоты, которую можно назвать «настоящей» космической границей с точки зрения физики.
Сейчас ученые делят атмосферу на тропосферу (высота до 20 километров), стратосферу (до 50 километров), мезосферу (до 85 километров), термосферу (до 690 километров) и экзосферу (до 10 тысяч километров). Каждый слой имеет разную плотность и определенные физические свойства.
Но в реальности их границы условны, они регулярно меняются — из-за климата или, например, солнечной активности. Это, в свою очередь, влияет на авиацию и космонавтику. Скажем, во время активного солнечного ветра атмосфера «распухает» и низкоорбитальные космические аппараты быстрее сходят с орбиты.
Здесь нет такого четкого раздела, как, например, между сушей и океаном. Поэтому границу космоса всегда определяют приблизительно и в зависимости от того, что именно важно с точки зрения того или иного типа полета. Так, многие специалисты считают, что космическое пространство начинается там, где расположена ближайшая к планете точка эллипса, по которому искусственный спутник может двигаться по орбите и не падать, — наименьший перигей. Чаще всего называют 125 километров, где спутники еще не начинают падение из-за торможения в атмосфере, но отдельные аппараты делали несколько витков и на высоте 80–90 километров.
А разве космос начинается не там, где появляется невесомость?
На самом деле это не очень хороший критерий.
Невесомость на короткое время может возникнуть явно задолго до входа в космос — например, при параболических полетах самолетов в атмосфере. В таком случае самолет резко поднимается вверх, а затем, сделав «горку», спускается вниз. У подножий этой «горки» возникают перегрузки, а на самой «горке» — 22 секунды невесомости. Обычно за полет делается десять «горок», чтобы пассажиры в салоне самолета без кресел вдоволь полетали в невесомости. Нечто похожее проделал и ракетоплан Брэнсона, только значительно выше.
И наоборот, уже в космосе станцию можно закрутить и внутри нее появится вес, направленный из центра наружу, — тогда люди будут ходить по потолку.
Почему в Blue Origin тогда говорят именно о 100 километрах?
Это так называемая линия Кармана, которую действительно часто называют «международной границей космоса».
Она появилась в 1961 году по соглашению между делегатами Международной авиационной федерации и названа в честь переехавшего в США венгерского инженера и физика Теодора фон Кармана. Он первым рассчитал теоретический предел высоты, до которой могут летать самолеты с помощью аэродинамических сил, — 83 километра. Продолжить полет выше может только аппарат, оснащенный ракетным двигателем, благодаря реактивному движению.
Поскольку в разных странах используются разные системы мер — в футах, милях и т. д., Международная авиационная федерация для удобства приняла круглое число в метрической системе — 100 километров. Однако американские космические организации используют другое округление расчетов Кармана — до 50 миль (80 километров). Поэтому они исходят из того, что аппарат Брэнсона летал в космос — и линию, рассчитанную самим Карманом, он действительно преодолел.
Но если авиационная федерация — международная, значит, статус ее решений выше?
Все немного сложнее.
Международная авиационная федерация использует линию Кармана с одной конкретной целью — для регистрации рекордов в авиации и в пилотируемой космонавтике.
Когда Карман закончил свои расчеты, он обратился сразу в две федерации: в Международную астронавтическую, объединяющую профессионалов в космонавтике по всему миру, и в Международную авиационную. Для первой эта высота оказалась слишком незначительной, а вот авиационная внесла отметку 100 километров в новый раздел по космическим рекордам (.pdf).
С тех пор любой, кто хочет зарегистрировать рекорд по полету в космос, может это сделать только в том случае, если экипаж транспортного средства поднимется на высоту свыше 100 километров.
Это означает, что члены экипажа Брэнсона не могли бы претендовать на космический рекорд, а вот 82-летняя летчица Уолли Фанк, участница полета на корабле Джеффа Безоса, может быть объявлена самой пожилой жительницей Земли, преодолевшей линию Кармана.
Но называть значение, выбранное Международной авиационной федерацией, границей космоса в каких-то еще смыслах, кроме фиксирования рекордов, можно только с очень большой натяжкой.
Например, в тех же США раньше использовали в дополнение к 80 километрам еще одно значение. В период полетов космических шаттлов Центр управления полетами в Хьюстоне считал границей космоса 122 километра — высоту, на которой крылатые челноки при посадке уже испытывали сопротивление атмосферы.
Получается, международной границы космоса просто не существует?
Так часто называют линию Кармана, но это условность. Не только физической, но юридически установленной границы космоса до сих пор нет.
Международным законодательством в этой сфере занимается Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях. Он многократно поднимал вопрос о «делимитации воздушного и космического пространств» (.pdf), то есть о проведении этой границы. Но переговоры до сих пор ни к чему не привели: у государств разные мнения на этот счет (.pdf).
Так, США выступают за дифференцированный подход. Границей космоса с точки зрения астронавтики они считают 80 километров, но при этом выступают за то, чтобы национальный суверенитет распространялся на воздушное пространство высотой до 100 километров.
И одновременно, как и многие государства, запускающие аппараты в космос, они хотят иметь право свободного пролета над территориями других стран на высотах ниже 100–110 километров — без получения специального разрешения (которое необходимо для пролета самолетов). Это необходимо, чтобы выходить на орбиту и возвращаться на Землю. Например, российские пилотируемые корабли «Союз» начинают активно снижаться над Африкой и пролетают над несколькими странами перед тем, как приземлиться в степях Казахстана возле космодрома Байконур.
Почему ракетоплан Брэнсона не смог подняться всего на 20 километров выше и снять все вопросы?
Потому что он слишком большой.
Прародитель ракетопланов Брэнсона — SpaceShipOne — совершил три успешных полета выше 100 километров в 2004 году, став первым в истории частным космическим кораблем. Именно тогда Ричард Брэнсон решил инвестировать в космический туризм и создал компанию Virgin Galactic. Но SpaceShipOne были рассчитаны на трех человек, а новые ракетопланы SpaceShipTwo — на двух пилотов и шестерых пассажиров. При увеличении размеров и массы как раз и возникли проблемы. Сделать самолет-носитель и ракетоплан побольше удалось, а вот изготовить более мощный реактивный двигатель — нет. Поэтому VSS Unity и не может преодолеть линию Кармана. Возможно, это получится у новых ракетопланов Virgin Galactic.
Но даже если клиенты Blue Origin окажутся на высоте 105–110 километров в термосфере, а пассажиры Virgin Galactic были «только» в мезосфере на высоте 80–90 километров, все равно те и другие будут считаться в США астронавтами и попадут в соответствующие списки.
Но ведь чем выше, тем сильнее впечатления…
Не факт.
Совсем не очевидно, что десятиминутный полет в капсуле на ракете New Shepard от Безоса будет в чем-то более впечатляющим, чем часовой полет на футуристичном самолете-носителе White Knight Two с завершающим рывком на ракетоплане SpaceShipTwo. В обоих случаях продолжительность невесомости равна четырем минутам, а виды из иллюминаторов будут похожими — только клиенты Брэнсона посмотрят на них дольше.
Многое в итоге будет упираться в вопрос цены. Полет на ракетоплане SpaceShipTwo обойдется в 250 тысяч долларов, а стоимость билета на New Shepard все еще не объявлена. Если она в итоге окажется выше, необходимо обосновать почему.
Между тем в 2018 году Международная авиационная федерация объявила, что с учетом новых данных о суборбитальных полетах и новых расчетов (.pdf) она готова совместно с Международной астронавтической федерацией рассмотреть снижение линии Кармана до 80 километров. Правда, пока решение не принято, но успешный полет Брэнсона и в целом развитие космического туризма вполне могут дать толчок к этому.
Александр Хохлов