L’inizio dello spazio esterno e del volo spaziale è qualcosa di difficile da classificare perché il confine tra un’atmosfera e il vuoto dello spazio è molto fluido. Un confine spaziale deve essere definito in base a ciò che si considera aria e spazio / ciò che si considera importante in queste materie. Il confine spaziale può essere un confine di pressione dell’aria piuttosto che un confine di altitudine, e dovrebbe applicarsi a tutti i corpi celesti.
Una delle seguenti altitudini e pressioni potrebbe essere fissata come confine tra atmosfera e spazio esterno / tra volo aereo e volo spaziale (alcune di esse sono basate sulla mia personale esperienza di volo spaziale in Orbiter2016):
60.000 ft (18.3 km) Il limite di Armstrong sopra il quale la pressione dell’aria esterna è così bassa che hai bisogno di una tuta pressurizzata (come una tuta spaziale). L’acqua bollirebbe alla temperatura del tuo corpo. Quindi il tuo corpo considera lo spazio sopra la linea Armstrong come vuoto e non puoi più sopravvivere senza una tuta o una cabina pressurizzata. Il 90% della massa dell’atmosfera terrestre è sotto di te. La legislazione FAA sullo spazio aereo finisce al limite di Armstrong. Il cielo diventa molto scuro già sopra i 60.000 piedi e vedresti le stelle e i pianeti più luminosi a mezzogiorno. Il limite Armstrong segna l’inizio del nearspace, una zona di transizione tra lo spazio aereo e lo spazio esterno. Se lo consideri già il confine dello spazio, i seguenti corpi celesti conterebbero come corpi con atmosfera: Venere, Terra, Titano e i quattro giganti gassosi.
115.000 ft (35 km) Il punto triplo dell’acqua. Al di sopra di quell’altitudine l’acqua non può più esistere allo stato liquido all’esterno. Il ghiaccio d’acqua sublimerebbe (evaporerebbe), non si scioglierebbe. Il punto triplo dell’acqua è ad una pressione di circa 611,7 pa (0,088 psi). A questa altitudine c’è anche il limite superiore dello strato di ozono al di sopra del quale c’è poco blocco delle radiazioni UV. Sopra quella quota il cielo è completamente nero e non diventerà più nero. Si vedrebbero tutte le stelle e i pianeti abbastanza luminosi a mezzogiorno (come Orione in estate). Gli aerei a reazione non possono più volare livellati e il record di altitudine per un aereo a reazione è un MiG-25M a circa 8.000 piedi (2,5 km) sopra quella quota. Se si considera la pressione del punto triplo dell’acqua come il confine dello spazio, si deve aggiungere Marte alla lista dei corpi con atmosfere considerevoli.
32 mi (51,5 km) La stratopausa (confine stratosfera-mesfera). La temperatura smette di aumentare e comincia a diminuire con l’altitudine. Sopra i 32 mi, la pressione dell’aria scende sotto 0,01 psi. Se consideri questo o un’altitudine inferiore il confine spaziale, nota che Yuri Gagarin non è stato il primo uomo nello spazio per te. Il primo uomo nello spazio sarebbe stato il pilota americano Joseph Walker che raggiunse poco più di 32 mi nell’X-15 il 30 marzo 1961, pochi giorni prima del volo spaziale di Gagarin.
200.000 ft (61 km) Come ho concluso volando in Orbiter2016, sopra circa quella quota, la pressione scende sotto 0,003 psi. Lì è così bassa che non si sente più, non c’è suono e si è essenzialmente sordi sopra quella quota. Solo all’esterno, dato che il suono viaggerebbe ancora attraverso il tuo veicolo spaziale, ovviamente. Anche sopra i 200.000 piedi circa inizia la ionosfera. Il volo in mongolfiera non è più possibile. Il più alto pallone senza equipaggio ha raggiunto un’altitudine di 173.900 ft (53 km) e il più alto con equipaggio (volato da Alan Eustace) ha raggiunto circa 136.000 ft (41,5 km). Sopra i 200.000 ft si può diventare senza peso nel vostro spazioplano senza dover spingere il giogo. Vedere questa risposta per chiarimenti.
71 km (230.000 ft) Questo è circa il perigeo più basso che ho raggiunto in Orbiter2016 e ho continuato ad orbitare intorno alla Terra. L’orbita non è cambiata molto, è rimasta abbastanza stabile.
50 mi (80,47 km) Questo è il confine spaziale come definito dalla NASA, l’USAF e la FAA. È la mesopausa (confine tra mesosfera e termosfera): la temperatura smette di diminuire e ricomincia ad aumentare. La pressione scende sotto 1 Pa / 0,00015 psi al di sopra di questa altitudine. È definito come il punto in cui si deve mettere più impegno nel volo a razzo piuttosto che nel galleggiamento dell’aria. L’astrodinamica prende il sopravvento sull’aerodinamica intorno a quella quota. Se consideri il confine spaziale qui, devi aggiungere Plutone, Eris e Tritone ai corpi celesti che hanno un’atmosfera considerevole.
83,6 km (51,9 mi) Theodore von Kármán ha calcolato che a quella quota l’atmosfera diventa troppo sottile per sostenere il volo aeronautico.
53 mi (85,3 km) Questo è circa il punto in cui in Orbiter2016 il mio veicolo spaziale inizia a brillare quando rientra dall’orbita. Suppongo che anche lo Space Shuttle abbia iniziato a brillare intorno a quella quota. Riprendo il controllo del timone intorno a quella quota.
57 mi (91,5 km) La linea originale di Kármán: la velocità di un veicolo per generare portanza deve essere la velocità orbitale. La portanza aerodinamica è del 2% mentre il 98% del peso del veicolo è trasportato dalla forza centrifuga. Mentre le orbite circolari sono impossibili a quell’altitudine, un veicolo spaziale in un’orbita ellittica può raggiungere un perigeo a 230.000 piedi e rimanere abbastanza stabile.
100 km (62,14 mi) Quello che è attualmente indicato come la linea di Kármán e fissato dal FAI come confine spaziale. È solo il valore doppio-0 successivo in unità metriche per rendere la “linea Kármán” “più memorabile”, senza alcuna base nelle proprietà fisiche.
65 mi (105 km) In Orbiter2016, il gravimetro della mia navicella inizia a leggere una forza g più considerevole intorno a questa quota quando rientra dall’orbita (o quando ha un’orbita ellittica con un perigeo che raggiunge quella bassa).
118 km (73 mi) Citazione da Wikipedia 1: “Nel 2009, gli scienziati hanno riportato misure dettagliate con un Supra-Thermal Ion Imager (uno strumento che misura la direzione e la velocità degli ioni), che ha permesso loro di stabilire un confine a 118 km (73 mi) sopra la Terra. Il confine rappresenta il punto medio di una transizione graduale su decine di chilometri dai venti relativamente dolci dell’atmosfera terrestre ai flussi più violenti di particelle cariche nello spazio, che possono raggiungere velocità ben oltre 268 m/s (600 mph).”
120 km (75 mi) Questo è dove in Orbiter2016 il mio veicolo spaziale inizia a sperimentare una significativa resistenza atmosferica quando rientra dall’orbita. Se imposti il confine spaziale a questa altitudine o più in alto, devi includere Io nella lista dei corpi con atmosfere considerevoli.
400,000 ft (122 km) L’altitudine di rientro della NASA per lo Space Shuttle, definita come l’inizio di una resistenza atmosferica più significativa.
93 mi (150 km) Sopra questa altitudine, un’orbita circolare stabile è possibile.
450 mi (700 km) La termopausa / exobase (fine dell’atmosfera collisionale). Sopra circa quella quota l’atmosfera diventa un’esosfera che non si comporta più come un gas. Le molecole non si scontrano tra loro e vengono disperse lontano dalla Terra dal vento solare, raggiungendo la velocità di fuga. Se consideri questo il confine spaziale, devi includere Callisto nel gruppo dei corpi con atmosfere considerevoli. Dovresti anche classificare solo i seguenti voli come voli spaziali: Gemini 10, Gemini 11, Apollo 8 e Apollo 10-17. Tutti gli altri voli spaziali non conterebbero nulla.
10.000 km (6.214 mi) Fine dell’esosfera. Al di sopra di quell’altitudine c’è il vuoto assoluto. Se si considera questo il confine dello spazio, solo l’Apollo 8 e l’Apollo 10-17 dovrebbero essere contati come voli spaziali.
35.786 chilometri (22.236 miglia) Orbita geostazionaria. Mentre questo non ha nulla a che fare con la pressione/densità dell’aria e il vuoto, alcuni paesi equatoriali hanno rivendicato il diritto legale sul territorio fino alla quota dell’orbita geostazionaria.
Per quanto mi riguarda, considero 200.000 ft (61 km) il confine spaziale. Le meno plausibili per me sono quella a 100 km e quella in orbita geostazionaria, per le ragioni scritte sopra.