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외부공간

Outer space
이 기사는 천체 사이의 공간에 관한 것입니다. 일반적인 개념은 공간을 참조하십시오. 기타 용도에 대해서는 외부 공간(동음이의명확한 설명)을 참조하십시오.
지구 대기의 우주 공간으로의 점진적 변화에 관한 예시

우주(또는 단순히 우주)는 천체와 그들의 대기를 넘어 확장되는 것입니다. 우주 공간은 완전히 비어 있는 것은 아닙니다. 주로 수소와 헬륨의 플라즈마와 전자기 방사선, 자기장, 중성미자, 먼지, 우주선을 포함하는 거의 완벽한 진공[1] 상태입니다. 빅뱅의 배경 복사에 의해 설정된 우주 공간의 기준 온도는 2.7 켈빈(-270 °C; -455 °F)입니다.[2]

은하 사이의 플라즈마는 우주에 존재하는 중입자(보통) 물질의 절반 정도를 차지하는 것으로 생각되며, 수 밀도는 세제곱미터당 수소 원자 1개 미만이고 운동 온도는 수백만 켈빈입니다.[3] 국소적인 물질의 농도는 별과 은하로 응축되어 있습니다. 은하간 공간은 우주의 부피의 대부분을 차지하지만, 은하계와 항성계조차도 거의 전적으로 빈 공간으로 구성되어 있습니다. 관측 가능한 우주에 남아 있는 질량 에너지의 대부분은 암흑 물질과 암흑 에너지라고 불리는 미지의 형태로 이루어져 있습니다.[4][5][6][7]

우주 공간은 지구 표면 위의 확실한 고도에서 시작되지 않습니다. 해발고도 100 km (62 mi)의 카르만 [8][9]선은 전통적으로 우주 조약과 우주 항공 기록 보관에서 우주 공간의 시작으로 사용됩니다. 상부 성층권과 중층권의 특정 부분을 "근접 공간"이라고 부르기도 합니다. 국제 우주법의 틀은 1967년 10월 10일에 발효된 우주 조약에 의해 세워졌습니다. 이 조약은 국가 주권에 대한 어떠한 주장도 배제하고 모든 국가가 자유롭게 우주를 탐험할 수 있도록 허용합니다. 우주 공간의 평화적 이용을 위한 유엔 결의안 초안에도 불구하고, 반위성 무기는 지구 궤도에서 시험되었습니다.

인간은 20세기에 고고도 풍선 비행의 출현과 함께 우주에 대한 물리적인 탐사를 시작했습니다. 그 뒤를 이어 로켓 비행을 했고, 1961년 소련의 유리 가가린에 의해 처음으로 달성된 지구 궤도를 순항했습니다. 인간을 포함한 물체를 우주로 보내는 데 드는 경제적 비용은 매우 높아 인간의 우주 비행을 지구 저궤도와 달로 제한합니다. 반면에, 무인 우주선은 태양계의 알려진 모든 행성에 도달했습니다. 우주 공간은 진공과 방사선의 위험 때문에 인간의 탐사에 도전적인 환경을 나타냅니다. 미세중력은 근육 위축과 뼈 손실을 동시에 유발하는 인간 생리에 부정적인 영향을 미칩니다.

형성과 상태

주 기사: 빅뱅
A black background with luminous shapes of various sizes scattered randomly about. They typically have white, red or blue hues.
허블 초심야 이미지의 일부는 깊은 진공에 의해 방해되는 은하를 포함하는 우주의 전형적인 단면을 보여줍니다. 빛의 유한한 속도를 고려할 때, 이 견해는 우주의 역사에서 지난 130억 년을 다루고 있습니다.

우주 전체의 크기는 알려지지 않았고, 그 범위는 무한할 수 있습니다.[10] 빅뱅 이론에 따르면, 초기 우주는 약 138억 년[11] 전에 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태였으며, 이 상태는 빠르게 팽창했습니다. 약 38만 년 후 우주는 양성자와 전자가 결합하여 수소를 형성할 수 있을 정도로 충분히 냉각되었습니다. 이른바 재조합 시대입니다. 이런 일이 일어나자 물질과 에너지가 분리되어 광자는 계속 팽창하는 공간을 자유롭게 이동할 수 있게 되었습니다.[12] 초기 팽창 후 남아있던 물질은 그 후 중력 붕괴를 거쳐 별, 은하 및 기타 천문학적 물체를 생성하여 현재 우주 공간이라고 불리는 깊은 진공 상태를 남겼습니다.[13] 빛이 유한한 속도를 가지므로 이 이론은 직접 관측 가능한 우주의 크기를 제한합니다.[12]

현재 우주의 형태는 윌킨슨 마이크로파 이방성 탐사선과 같은 위성을 사용하여 우주 마이크로파 배경을 측정한 결과로부터 결정되었습니다. 이러한 관측 결과는 관측 가능한 우주의 공간 기하학이 "평탄한" 것을 나타내며, 이는 한 지점에서 평행한 경로에 있는 광자가 국소 중력을 제외하고는 관측 가능한 우주의 한계까지 공간을 이동하면서 평행하게 유지된다는 것을 의미합니다.[14] 평평한 우주는 측정된 우주의 질량 밀도와 우주의 가속 팽창과 결합되어 공간이 0이 아닌 진공 에너지를 가지고 있음을 나타내며, 이를 암흑 에너지라고 합니다.[15]

추정에 따르면 현재 우주의 평균 에너지 밀도는 암흑 에너지, 암흑 물질, 중입자 물질(원자로 구성된 일반적인 물질)을 포함하여 세제곱미터당 5.9개의 양성자에 해당합니다. 원자들은 전체 에너지 밀도의 4.6%, 즉 4입방미터당 1개의 양성자 밀도를 차지합니다.[16] 우주의 밀도는 분명히 균일하지 않습니다. 행성, 별, 블랙홀과 같은 은하 내 구조의 매우 높은 밀도를 포함하여 은하의 비교적 높은 밀도부터 적어도 가시적인 물질 측면에서 훨씬 낮은 밀도를 가진 광활한 공극의 조건까지 다양합니다.[17] 암흑 에너지는 물질이나 암흑 물질과 달리 은하계에 집중되어 있지 않은 것으로 보입니다. 암흑 에너지는 우주의 질량 에너지의 대부분을 차지할 수 있지만, 암흑 에너지의 영향은 은하계 내의 물질과 암흑 물질의 중력 영향보다 5배 정도 작습니다.[18]

환경

행성간의 먼지구름은 황도대 빛으로 비쳐졌고, 그 부분은 거짓 새벽,[19] 게겐샤인, 그리고 은하수에 의해 시각적으로 교차되는 그 밴드의 나머지 부분과 함께 보입니다.

우주 공간은 완벽한 진공 상태에 가장 가까운 것으로 알려져 있습니다. 마찰이 거의 없어 별, 행성, 달이 초기 형성 단계를 따라 이상적인 궤도를 따라 자유롭게 이동할 수 있습니다. 은하간 공간의 깊은 진공은 세제곱미터당 몇 개의 수소 원자를 포함하고 있기 때문에 물질이 없는 것은 아닙니다.[20] 이에 비해 인간이 호흡하는 공기는 세제곱미터당 약 10개의25 분자를 포함하고 있습니다.[21][22] 우주 공간에서 물질의 밀도가 낮다는 것은 전자기 복사가 산란되지 않고 먼 거리를 이동할 수 있다는 것을 의미합니다. 은하간 공간에서 광자의 평균 자유 경로는 약 1023 km, 즉 100억 광년입니다.[23] 그럼에도 불구하고, 먼지와 가스에 의한 광자의 흡수와 산란인 소멸은 은하계와 은하계 간 천문학에서 중요한 요소입니다.[24]

별, 행성, 달은 중력의 인력에 의해 대기를 유지합니다. 대기에는 명확하게 묘사된 상부 경계가 없습니다. 대기 가스의 밀도는 물체와의 거리에 따라 점차 감소하여 우주 공간과 구별할 수 없게 됩니다.[25] 지구의 기압은 표준 압력에 대한 국제 순수 응용 화학 연합(IUPAC)의 정의의 [26]10만 Pa에 비해 고도 100킬로미터(62마일)에서 약 0.032 Pa로 떨어집니다. 이 고도 위에서 등방성 가스 압력은 태양으로부터의 복사 압력과 태양풍의 동적 압력과 비교할 때 급격히 미미해집니다. 이 범위의 열권은 압력, 온도 및 조성의 구배가 크며 우주 날씨에 따라 크게 변화합니다.[27]

우주 공간의 온도는 지구에서와 [28]같이 기체의 운동 활동으로 측정됩니다. 우주 공간의 복사는 기체의 운동 온도와 온도가 다르므로 기체와 복사가 열역학적 평형 상태에 있지 않습니다.[29][30] 관측 가능한 모든 우주는 빅뱅 때 생성된 광자로 가득 차 있으며, 이 광자는 우주 마이크로파 배경 복사(CMB)라고 알려져 있습니다. (우주 중성미자 배경이라고 불리는 중성미자가 그에 상응하는 개수로 많이 존재할 가능성이 있습니다.)[31] 배경 복사의 현재 흑체온은 약 2.7 K (-270 °C; -455 °F)입니다.[32] 우주 공간의 가스 온도는 매우 다양할 수 있습니다. 예를 들어, 부메랑 성운의 온도는 1 K [33]인 반면, 태양 코로나는 120만-260만 K 이상의 온도에 도달합니다.[34]

거의 모든 종류의 천체 주변의 공간에서 자기장이 감지되었습니다. 나선은하에서의 별 형성은 작은 규모의 다이너모를 생성하여 약 5~10μG의 난류 자기장 강도를 생성할 수 있습니다. 데이비스-그린스타인 효과는 길쭉한 먼지 알갱이들이 은하계의 자기장과 정렬되어 약한 광학 편광을 초래합니다. 이것은 근처의 여러 은하계에 질서정연한 자기장이 존재한다는 것을 보여주는 데 사용되었습니다. 활동적인 타원은하에서의 자기유체역학 과정은 그들의 특징적인 제트와 전파엽을 생성합니다. 가장 멀리 떨어져 있는 높은 z 소스 중에서도 비열 전파 소스가 감지되어 자기장이 존재함을 나타냅니다.[35]

보호 대기와 자기장 밖에서는 우주선으로 알려진 에너지 넘치는 아원자 입자의 공간을 통과하는 데 장애물이 거의 없습니다. 이 입자들은 약 106 eV에서 극단적인 1020 eV의 초고에너지 우주선까지 에너지를 가지고 있습니다.[36] 우주선의 최대 플럭스는 약 109 eV의 에너지에서 발생하며, 양성자는 약 87%, 헬륨 핵은 12%, 무거운 핵은 1%입니다. 높은 에너지 범위에서 전자의 플럭스는 양성자의 약 1%에 불과합니다.[37] 우주선은 전자 부품을 손상시키고 우주 여행자들에게 건강에 위협을 줄 수 있습니다.[38] 돈 페티트와 같은 우주비행사들에 의하면, 우주는 아크 용접 횃불의 향기와 비슷한, 그들의 양복과 장비에 달라붙는 탄/금속 냄새를 가지고 있다고 합니다.[39][40]

생물학과 인체에 미치는 영향

주요기사 : 우주비행이 인체에 미치는 영향, 바이오우주론, 무절제한 감압, 무중력화
참고 항목: 우주생물학, 천체식물학, 우주의 식물과 우주의 동물
The lower half shows a blue planet with patchy white clouds. The upper half has a man in a white spacesuit and maneuvering unit against a black background.
진공상태의 위험성 때문에, 우주비행사들은 지구 밖이나 우주선 밖에서 가압된 우주복을 입어야만 합니다.

혹독한 환경에도 불구하고, 극한의 우주 조건을 장기간 견딜 수 있는 여러 생명체가 발견되었습니다. ESA BIOPAN 시설에서 운반되는 이끼 종들은 2007년에 10일 동안 노출 상태에서 살아남았습니다.[41] 애기장대와 니코티아나 타바쿰의 씨앗은 1.5년 동안 우주에 노출된 후 발아했습니다.[42] Bacillus subtilis 균주는 지구의 낮은 궤도나 화성의 시뮬레이션된 환경에 노출되었을 때 559일 동안 생존했습니다.[43] 리소판스페르미아(lithopanspermia) 가설은 생명체가 거주할 수 있는 행성에서 우주 공간으로 분출된 암석이 생명체를 다른 거주 가능한 세계로 성공적으로 운반할 수 있다는 것을 암시합니다. 추측으로는 태양계의 역사 초기에 그런 시나리오가 일어났고, 금성, 지구, 화성 사이에 미생물을 보유하고 있을 가능성이 있는 암석이 교환되었다는 것입니다.[44]

지구 대기의 비교적 낮은 고도에서도 조건은 인체에 적대적입니다. 대기압이 인체의 온도에서 물의 증기압과 일치하는 고도는 미국인 의사 해리 G. 암스트롱의 이름을 딴 암스트롱 선이라고 불립니다. 그것은 약 19.14 km (11.89 mi)의 고도에 위치해 있습니다. 암스트롱 선 이상에서는 목과 폐의 액체가 끓어오릅니다. 좀 더 구체적으로 말하자면, 타액, 눈물, 그리고 폐 속의 액체와 같은 노출된 체액이 증발합니다. 따라서 이 고도에서 인간의 생존에는 압력복, 즉 가압 캡슐이 필요합니다.[45]

우주 공간에서 급속 감압 중과 같은 매우 낮은 압력에 보호받지 못한 사람이 갑자기 노출되면 흉부 내부와 외부의 큰 압력 차이로 인해 폐가 파열되는 폐 바로 외상을 일으킬 수 있습니다.[46] 피험자의 기도가 완전히 열려 있더라도 풍관을 통한 공기의 흐름이 너무 느려 파열을 방지할 수 없을 수 있습니다.[47] 급격한 감압으로 고막과 부비동이 파열되고, 연조직에 멍과 피가 스며들 수 있으며, 쇼크는 저산소증으로 이어지는 산소 소비량의 증가를 유발할 수 있습니다.[48]

급속한 감압으로 혈액에 녹아 있는 산소가 폐로 들어가 분압 구배를 같게 하려고 합니다. 일단 탈산소화된 혈액이 뇌에 도착하면, 인간은 몇 초 후에 의식을 잃고 몇 분 안에 저산소증으로 사망합니다.[49] 6.3kPa 이하로 압력이 떨어지면 혈액 등 체액이 끓게 되는데, 이 상태를 벌충증이라고 합니다.[50] 증기가 몸을 정상적인 크기의 2배로 더부룩하게 하고 순환이 더딜 수도 있지만, 조직은 파열을 방지할 수 있을 정도로 탄성이 있고 다공성입니다. 혈관의 압력 억제에 의해 팽진이 느려지기 때문에 일부 혈액은 액체 상태로 남아 있습니다.[51][52] 압박복의 억제를 통해 부종과 팽진을 줄일 수 있습니다. 1960년대에 우주 비행사들을 위해 디자인된 신축성 있는 옷인 CAPS(승무원 고도 보호복)은 2kPa 정도의 낮은 압력에서 거품 현상을 방지합니다.[53] 호흡에 필요한 충분한 산소를 공급하고 수분 손실을 방지하기 위해 8km(5mi)의 보조 산소가 필요한 반면, 20km(12mi) 이상의 압력복은 팽진을 예방하기 위해 필수적입니다.[54] 대부분의 우주복은 지구 표면의 산소 분압과 거의 같은 약 30-39 kPa의 순수한 산소를 사용합니다. 이 압력은 팽진을 예방할 수 있을 정도로 높지만 혈액에 녹아 있는 질소의 증발은 관리하지 않으면 여전히 감압병과 가스색전증을 일으킬 수 있습니다.[55]

인간은 지구 중력에서 생명을 위해 진화했으며 무중력에 노출되면 인간의 건강에 해로운 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 처음에 우주 비행사의 50% 이상이 우주 멀미를 경험합니다. 이것은 메스꺼움과 구토, 현기증, 두통, 무기력, 그리고 전반적인 불쾌감을 유발할 수 있습니다. 우주병의 지속 기간은 다양하지만, 일반적으로 1~3일 정도 지속되며, 그 후 몸은 새로운 환경에 적응합니다. 무중력에 더 오래 노출되면 근육이 위축되고 골격이 악화되거나 우주비행 골감소증이 발생합니다. 이러한 효과는 운동 요법을 통해 최소화할 수 있습니다.[56] 다른 영향으로는 체액의 재분배, 심혈관계의 둔화, 적혈구의 생산 감소, 균형 장애, 면역 체계의 약화 등이 있습니다. 증상은 체중 감소, 코막힘, 수면 장애, 얼굴 붓기 등이 적습니다.[57]

장기간 우주 여행 중 방사선은 급성 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 고에너지 이온화 우주선에 노출되면 피로감, 메스꺼움, 구토는 물론 면역체계의 손상과 백혈구 수 변화를 초래할 수 있습니다. 장기간에 걸쳐 증상에는 암의 위험이 증가하고 눈, 신경계, 폐 및 위장관 손상이 포함됩니다.[58] 3년에 걸친 화성 왕복 임무에서, 우주 비행사의 몸에 있는 세포의 많은 부분이 고에너지 핵에 의해 횡단되고 손상될 가능성이 있습니다.[59] 그러한 입자의 에너지는 우주선의 벽에 의해 제공되는 차폐에 의해 상당히 감소되고 물 용기 및 기타 장벽에 의해 더욱 감소될 수 있습니다. 차폐물에 대한 우주선의 충격은 승무원에게 영향을 미칠 수 있는 추가 방사선을 생성합니다. 방사선 위험을 평가하고 적절한 대책을 결정하기 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다.[60]

경계

우주의 경계는 관측 가능한 우주를 참조하십시오.
A white rocketship with oddly-shaped wings at rest on a runway.
SpaceShipOne은 2004년에 100.12 km (62.21 mi)[61]의 고도에 도달하면서 인류 최초의 민간 우주 비행을 완료했습니다.

고도가 높아짐에 따라 대기의 밀도가 점차 낮아지기 때문에 지구 대기와 우주 사이에는 뚜렷한 경계가 없습니다. 다음과 같은 몇 가지 표준 경계 지정이 있습니다.

  • 국제항공연맹(Aeronautique Internationale)은 항공과 우주의 경계에 대한 작업 정의로서 고도 100km(62마일)에 있는 카르만 선을 확립했습니다. 이것은 테오도르 폰 카르만이 계산한 것처럼 약 100km(62 mi)의 고도에서 차량이 스스로를 지탱하기 위해 대기에서 충분한 공기역학적 양력을 얻기 위해 궤도 속도보다 더 빠르게 이동해야 하기 때문에 사용됩니다.[8][9]
  • 미국은 2021년까지 고도 50마일(80km) 이상을 여행하는 사람들을 우주비행사로 지정했습니다.[62] 우주 비행사 날개는 현재 "공중 안전에 필수적인 활동을 보여주거나 인간의 우주 비행 안전에 기여한" 우주선 승무원에게만 수여됩니다.[63]
  • NASA의 우주왕복선은 대기 항력이 눈에 띄는 경계를 대략적으로 표시하는 재진입 고도(엔트리 인터페이스(Entry Interface)로 40만 피트 또는 75.76 마일(120 km)을 사용하여 추력기를 사용한 조향에서 공기역학적 제어 표면을 사용한 기동으로 전환하는 과정을 시작했습니다.[64]

2009년, 과학자들은 초열 이온 이미저(이온의 방향과 속도를 측정하는 장비)로 자세한 측정 결과를 보고했고, 이를 통해 지구 상공 118km(73.3마일)에 경계를 설정할 수 있었습니다. 이 경계는 지구 대기의 비교적 완만한 바람에서 268m/s(880ft/s)를 훨씬 넘는 속도에 도달할 수 있는 우주의 하전 입자 흐름으로 수십 킬로미터에 걸쳐 점진적인 전환의 중간 지점을 나타냅니다.[65][66]

법적지위

주 기사: 공간 법칙
At top, a dark rocket is emitting a bright plume of flame against a blue sky. Underneath, a column of smoke is partly concealing a navy ship.
2008년 미국 정찰위성 USA-193 파괴에 사용된 SM-3 미사일 발사

우주 조약은 국제 우주법의 기본 틀을 제공합니다. 그것은 국가별로 우주 공간의 합법적인 사용을 다루고 있으며, 우주, 달 및 기타 천체에 대한 정의에 포함되어 있습니다. 이 조약은 우주 공간은 모든 민족 국가들이 탐험할 수 있는 자유로운 것이며, 국가 주권의 주장의 대상이 되지 않는다는 내용을 담고 있으며, 우주 공간을 "모든 인류의 속주"라고 부릅니다. 이러한 인류 공동의 유산으로서의 지위는 반대가 없는 것은 아니지만 모든 국가, 특히 비우주 분쟁 국가들에게 우주 공간에 대한 접근권과 공유 이용권을 동일하게 강제하기 위해 사용되었습니다.[67] 우주 공간에서의 핵무기 개발을 금지하고 있습니다. 이 조약은 1963년 유엔 총회에서 통과되었고 1967년 소련, 미국, 영국이 서명했습니다. 2017년 현재 105개의 당사국이 조약을 비준했거나 가입했습니다. 추가적으로 25개국이 비준하지 않고 조약에 서명했습니다.[68][69]

1958년 이래로 우주 공간은 여러 유엔 결의안의 대상이 되어 왔습니다. 이 중 50개 이상이 우주 공간의 평화적 이용과 우주에서의 군비 경쟁 방지에 관한 국제 협력에 관한 것이었습니다.[70] 유엔의 우주 평화적 이용 위원회가 4개의 우주법 조약을 추가로 협상하고 초안을 작성했습니다. 여전히 우주에 재래식 무기를 배치하는 것을 법적으로 금지하는 것은 없으며, 미국, 소련, 중국,[71] 그리고 2019년 인도에서 반위성 무기를 성공적으로 시험했습니다.[72] 1979년 달 조약은 모든 천체의 관할권을 국제 사회로 넘겼습니다. 이 조약은 현재 인간의 우주 비행을 실행하는 어떤 나라에서도 비준되지 않았습니다.[73]

1976년, 적도 8개국(에콰도르, 콜롬비아, 브라질, 콩고 공화국, 자이르, 우간다, 케냐, 인도네시아)이 콜롬비아 보고타에서 회의를 가졌는데, "적도국의 첫 회의 선언", 즉 보고타 선언은 각 국가에 해당하는 지구 동기 궤도 경로의 부분에 대한 통제를 주장했습니다.[74] 이러한 주장은 국제적으로 인정되지 않습니다.[75]

지구 궤도

주 기사: 지구 중심 궤도

우주선은 중력에 의한 구심가속도가 속도의 수평성분에 의해 원심가속도 이하일 때 궤도에 진입합니다. 지구 저궤도의 경우, 이 속도는 약 7,800 m/s (28,100 km/h, 17,400 mph) 이며,[76] 이와 대조적으로 가장 빠른 비행 속도(우주선이 궤도를 이탈하여 도달한 속도 제외)는 1967년 북미 X-15에 의해 2,200 m/s (7,900 km/h, 4,900 mph) 이었습니다.[77]

궤도를 달성하기 위해서는 우주선이 궤도 이하의 우주 비행보다 더 빠르게 이동해야 합니다. 고도 600 km (370 mi)에서 지구 궤도 속도에 도달하는 데 필요한 에너지는 약 36 MJ/kg이며, 이는 해당 고도에 도달하는 데 필요한 에너지의 6배에 해당합니다.[78] 근일점이 약 2,000 km(1,200 mi) 이하인 우주선은 지구 대기권으로부터 항력을 받게 [79]되어 궤도 고도가 낮아집니다. 궤도 붕괴 속도는 위성의 단면적과 질량, 그리고 대기 상층부의 공기 밀도 변화에 따라 달라집니다. 약 300 km (190 mi) 아래에서 붕괴는 며칠 단위로 측정됨에 따라 더 빨라집니다. 인공위성이 180km(110마일)까지 내려오면 대기 중에서 기화되기까지 몇 시간밖에 남지 않습니다.[80] 지구의 중력장에서 완전히 벗어나 행성간의 공간으로 이동하는 데 필요한 탈출 속도는 약 11,200 m/s (시속 40,300 km/h, 25,100 mph)[81]입니다.

지역

공간은 부분적인 진공 상태입니다. 그것의 다른 영역들은 그것들 안에서 지배하는 다양한 자기장들과 "바람"에 의해 정의되고, 그 자기장들이 저 너머의 자기장들에게 양보하는 지점까지 확장됩니다. 지구 공간은 지구 대기에서 지구 자기장의 바깥쪽으로 뻗어나가고, 그 결과 행성간 우주의 태양풍에 자리를 내줍니다.[82] 행성간 공간은 태양권까지 확장되고, 태양풍은 성간매질의 자기장에 자리를 내줍니다.[83] 그리고 나서 성간 공간은 은하계의 바깥쪽 가장자리로 이어져 은하계 사이의 빈 공간으로 사라집니다.[84]

지구근접지역

지구 저궤도의 인공위성 및 우주파편의 지구상에서의 보급현황을 지도화한 컴퓨터 생성 영상

지구근접공간(Near-Earth space)은 지구 저궤도에서 정지궤도에 이르기까지 카르만선 위에 있는 우주 공간의 영역입니다.[85] 이 지역은 인공위성의 주요 궤도를 포함하고 있으며, 인류 대부분의 우주 활동의 현장입니다. 이 지역은 주로 우주 잔해의 형태로 우주 오염이 높은 수준으로 나타나 이 지역의 어떤 우주 활동도 위협하고 있습니다.[85]

지구우주는 대기권과 자기권을 포함하는 지구 근처의 우주 공간의 지역입니다.[82] 밴 앨런 방사선 벨트는 지구 공간 내에 있습니다. 지구 공간의 바깥쪽 경계는 지구 자기권과 태양풍 사이의 경계를 이루는 자기권입니다. 내부 경계는 전리층입니다.[86] 지구 공간의 가변적인 시공간 조건은 태양과 태양풍의 행동에 의해 영향을 받습니다. 지구 공간의 주제는 태양과 태양계 행성에 대한 영향에 대한 연구인 태양 물리학과 상호 연관되어 있습니다.[87]

태양풍 압력에 의해 낮의 자기권면은 압축되며, 지구 중심에서 태양 아래까지의 거리는 일반적으로 10 지구 반지름입니다. 밤에는 태양풍이 자기권을 확장하여 자기 꼬리를 형성하고, 때로는 지구 반경 100~200개 이상까지 뻗어나가기도 합니다.[88][89] 매달 약 4일 동안 달 표면은 달이 마그네토테일을 통과할 때 태양풍으로부터 보호됩니다.[90]

오로라 오스트랄리스는 국제 우주 정거장에서 관측되었습니다.

지구 공간은 매우 낮은 밀도의 전하를 띤 입자들로 채워지고 있으며, 그 운동은 지구 자기장에 의해 제어됩니다. 이 플라스마들은 태양풍에 의해 움직이는 폭풍과 같은 교란이 지구의 대기 상층부로 전류를 몰아낼 수 있는 매개체를 형성합니다. 지자기 폭풍은 지구 공간의 두 지역, 방사선 벨트와 전리층을 방해할 수 있습니다. 이러한 폭풍은 위성 전자 장치를 영구적으로 손상시킬 수 있는 에너지 전자의 플럭스를 증가시켜 단파 무선 통신과 GPS 위치 및 타이밍을 방해합니다.[91] 자기 폭풍은 지구의 낮은 궤도에서도 우주 비행사들에게 위험이 될 수 있습니다. 그들은 지자기극을 둘러싸고 있는 타원형에 높은 위도에서 볼 수 있는 오로라를 만듭니다.[92]

비록 그것이 우주 공간의 정의를 충족시키지만, 카르만 선 위의 처음 수백 킬로미터 내의 대기 밀도는 여전히 위성에 상당한 항력을 발생시키기에 충분합니다.[80] 이 지역에는 우주선에 잠재적인 위험이 있는 이전의 승무원 및 무인 발사에서 남겨진 물질이 포함되어 있습니다. 이 잔해들 중 일부는 주기적으로 지구 대기권으로 재진입합니다.[93]

2022 아르테미스 1 미션에서 시스널 우주에서 본 지구와 달

트랜스유너 스페이스는 달과 지구 사이의 달 전이 궤도 영역입니다.[94] 시스달 우주는 달의 궤도, 달의 지구 주위의 궤도 공간, 그리고 라그랑주 점들을 포함하는 지구 밖의 지역입니다.[95] xGeo 우주는 미국이 지구 궤도의 높은 공간을 지칭하는 개념으로, 약 35,786 km (22,236 mi)의 지구 동기 궤도를 넘어 [96]448,900 km (278,934 mi)의 L2 지구-달 라그랑주 지점까지 다양합니다. 이것은 달의 궤도 너머에 위치하고 있기 때문에 시스태양 공간을 포함합니다.[97]

지구의 중력이 태양으로부터의 중력 섭동에 대해 지배적인 상태를 유지하고 있는 지역은 그 행성의 힐 구입니다.[98] 여기에는 지구에서 태양까지의 평균 거리의 약 1% [99]또는 150만 km(093만 mi)까지의 모든 공간이 포함됩니다. 지구의 언덕 너머의 구면은 지구의 궤도와 공동 궤도 공간을 따라 뻗어 있습니다. 이 공간은 편자 사서와 지구 트로이 목마와 같은 공동 궤도 근지구 물체(NEO) 그룹에 의해 공동으로 거주하며, 일부 NEO는 때때로 일시적인 위성이 되기도 하고 지구에 준달이 되기도 합니다.[citation needed]

깊은 우주는 시스널 우주를 포함하여 지구 저궤도를 넘어 우주의 영역으로 미국 정부에 의해 정의됩니다.[100] 다른 것들은 시스태양계를 넘어 태양계를 넘어 시작점을 달리합니다.[101][102][103] 위성을 포함한 무선 통신을 담당하는 국제 전기 통신 연합은 깊은 우주의 시작을 달의 궤도 거리의 약 5배인 [104]200만 km (120만 마일)로 정의합니다.[105]

행성간 공간

주 기사: 행성간 매체
At lower left, a white coma stands out against a black background. Nebulous material streams away to the top and left, slowly fading with distance.
헤일밥 혜성의 꼬리에 있는 희박한 플라즈마(파란색)와 먼지(흰색)는 각각 태양 복사와 태양풍의 압력에 의해 형성되고 있습니다.

행성간 공간은 태양풍에 의해 정의되는데, 태양에서 방출되는 하전 입자의 연속적인 흐름으로 수십억 킬로미터 동안 매우 약한 대기(태양권)를 만듭니다. 이 바람의 입자 밀도는 5~10 프로톤/cm이며3 350~400km/s(780,000~89만 mph)의 속도로 이동합니다.[106] 행성간 공간은 은하계 환경의 영향이 자기장과 태양으로부터의 입자 플럭스를 지배하기 시작하는 태양권까지 확장됩니다.[83] 태양풍의 활동 수준에 따라 태양 활동의 거리와 강도가 달라집니다.[107] 헬리오파우즈는 차례로 낮은 에너지의 은하 우주 광선을 편향시키며, 이 변조 효과는 태양 최대 동안 최고조에 이릅니다.[108]

행성간 공간의 부피는 거의 완전한 진공 상태이며, 지구의 궤도 거리에서 약 1 천문단위의 평균 자유 경로를 가지고 있습니다. 이 공간은 완전히 비어 있는 것은 아니며, 이온화된 원자핵과 다양한 아원자 입자를 포함하는 우주선으로 드문드문 채워져 있습니다. 마이크로파 분광법으로 현재까지 발견된 가스, 플라스마와 먼지,[109] 작은 유성, 수십 종류의 유기 분자도 있습니다.[110] 행성간 먼지 구름은 밤에 황도대 빛이라고 불리는 희미한 띠로 보입니다.[111]

행성간 공간은 태양에 의해 생성된 자기장을 포함합니다.[106] 목성, 토성, 수성, 지구와 같은 행성이 자체 자기장을 가지고 발생하는 자기권이 있습니다. 이것들은 태양풍의 영향으로 행성 뒤로 긴 꼬리가 바깥쪽으로 뻗어 있는 눈물방울 모양의 근사치에 의해 형성됩니다. 이러한 자기장은 태양풍 및 기타 소스로부터 입자를 가둘 수 있으며, 밴 앨런 방사선 벨트와 같은 하전 입자 벨트를 만듭니다. 화성과 같이 자기장이 없는 행성은 태양풍에 의해 대기가 점차 침식됩니다.[112]

성간 공간

주 기사: 성간매질
"인터스텔라 스페이스"는 여기로 방향을 틀었습니다. 앨범은 인터스텔라 스페이스를 참고하세요.
Patchy orange and blue nebulosity against a black background, with a curved orange arc wrapping around a star at the center.
젊은 항성 LL 오리온자리(가운데)의 자기권이 오리온 성운 흐름과 충돌하면서 형성된 활 충격

성간 공간은 개별 별에서 기원하는 항성풍에 의해 형성된 성간권이라고 알려진 플라스마의 기포 너머에 놓여 있는 물리적 공간입니다.[84] 성간 공간의 내용물을 성간매질이라고 하는데, 성간매질과 성간공간의 경계를 천체정지라고 합니다. 태양계의 천체권과 천체권은 각각 태양권과 태양권으로 알려져 있습니다.

성간매질의 질량의 약 70%는 단독 수소 원자로 구성되어 있고, 나머지 대부분은 헬륨 원자로 구성되어 있습니다. 이것은 항성 핵합성을 통해 형성된 미량의 더 무거운 원자들로 농축됩니다. 이 원자들은 항성풍이나 행성 성운이 형성될 때와 같이 진화된 별들이 그들의 외피를 벗겨내기 시작할 때 성간 매체로 분출됩니다.[113] 초신성의 대규모 폭발은 항성 분출물의 충격파를 외부로 전파하여 항성의 중심부 내에 이전에 형성된 무거운 원소를 포함하여 성간 매질 전체에 분포시킵니다.[114] 성간매질 내 물질의 밀도는 매우 다양합니다: 평균적으로 m당3 10개6 [115]정도의 입자이지만 차가운 분자 구름은 m당3 108~10개12 정도를 유지할 수 있습니다.[29][113]

성간 공간에는 0.1μm 정도의 작은 먼지 입자만큼 많은 분자가 존재합니다.[116] 전파천문학을 통해 발견된 분자의 집계는 매년 약 4종의 새로운 종의 비율로 꾸준히 증가하고 있습니다. 분자 구름으로 알려진 고밀도 물질의 넓은 영역은 유기 다원자 종의 형성을 포함한 화학 반응이 일어날 수 있도록 합니다. 이 화학의 대부분은 충돌에 의해 주도됩니다. 에너지가 넘치는 우주선은 차갑고 밀도가 높은 구름을 뚫고 수소와 헬륨을 이온화시켜 예를 들어 삼수소 양이온을 만듭니다. 이온화된 헬륨 원자는 상대적으로 풍부한 일산화탄소를 쪼개서 이온화된 탄소를 생성할 수 있고, 이는 다시 유기 화학 반응으로 이어질 수 있습니다.[117]

국부 성간매질은 태양으로부터 100 pc 이내의 공간 영역으로 근접성과 태양계와의 상호작용 모두에 관심이 있습니다. 이 부피는 밀도가 높고 차가운 구름이 없는 것이 특징인 국부 거품이라고 알려진 공간 영역과 거의 일치합니다. 그것은 은하수의 오리온자리에 공동을 형성하고 있으며, 오피우쿠스와 황소자리에 있는 것처럼 촘촘한 분자 구름이 경계를 따라 놓여 있습니다. (이 캐비티의 경계까지의 실제 거리는 60~250pc 이상으로 다양합니다.) 이 부피는 약 104~10개의5 별들을 포함하고 있으며, 국소적인 성간 가스는 이 별들을 둘러싸고 있는 성간구의 균형을 맞추고 있으며, 각 구의 부피는 성간매질의 국소적인 밀도에 따라 다릅니다. 국부 거품은 온도가 최대 7,000 K이고 반지름이 0.5~5 pc인 수십 개의 따뜻한 성간 구름을 포함하고 있습니다.[118]

항성이 충분히 높은 특이한 속도로 움직이고 있을 때, 항성의 성구는 성간 매질과 충돌하면서 활 충격을 발생시킬 수 있습니다. 수십 년 동안 태양은 활에 충격을 받았다고 여겨졌습니다. 2012년, 인터스텔라 바운더리 익스플로러 (IBEX)와 나사의 보이저 탐사선의 데이터는 태양의 활 충격이 존재하지 않는다는 것을 보여주었습니다. 대신, 이 저자들은 아음속 활파가 태양풍 흐름에서 성간 매질로의 전이를 정의한다고 주장합니다.[119][120] 활쇼크는 성층의 세 번째 경계 특성으로, 종료쇼크와 아스트로파우즈 밖에 놓여 있습니다.[120]

은하간 공간

Structure of the Universe
우주의 입방정계에 있는 대규모 물질 분포. 파란색 섬유 구조는 물질을 나타내고 그 사이의 빈 영역은 은하간 매체의 우주적 공극을 나타냅니다.
주요 기사: 온-온 은하간 매체, 은하단내 매체 및 은하간 먼지

은하간 공간은 은하 사이의 물리적 공간입니다. 은하의 대규모 분포에 대한 연구에 따르면 우주는 전체 공간의 약 10분의 1을 차지하는 필라멘트를 따라 은하군과 군집이 놓여 있는 거품 같은 구조를 가지고 있습니다. 나머지는 대부분 은하가 없는 거대한 공극을 형성합니다. 일반적으로 공백은 7~30메가파섹의 거리에 걸쳐 있습니다.[121]

은하 사이를 둘러싸고 뻗어 있는, 은하 필라멘트 구조로 조직된 희귀한 플라즈마가[122] 있습니다.[123] 이 물질은 은하간 매체(IGM)라고 불립니다. IGM의 밀도는 우주의 평균 밀도의 5~200배입니다.[124] 대부분 이온화된 수소, 즉 동일한 수의 전자와 양성자로 구성된 플라즈마로 구성됩니다. 기체가 공극에서 은하간 매질로 떨어질 때 10K5~10K의7 온도까지 가열되는데,[3] 이 온도는 원자간 충돌로 인해 결합된 전자가 수소 핵에서 빠져나올 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있기 때문에 IGM이 이온화되는 것입니다. 이 온도에서, 이것은 따뜻한-뜨거운 은하간 매체 (WHIM)라고 불립니다. (지상의 기준으로는 플라즈마가 매우 뜨겁지만, 천체물리학에서는5 10 K를 종종 "따뜻한"이라고 부릅니다.) 컴퓨터 시뮬레이션과 관측에 따르면 우주에 있는 원자 물질의 절반까지 이 따뜻하고 뜨거운 희귀한 상태로 존재할 수 있습니다.[124][125][126] 가스가 우주 필라멘트의 교차점에서 HIM의 필라멘트 구조에서 은하단으로 떨어질 때 가스는 훨씬 더 가열되어 소위 은하단 내 매체(ICM)에서 10K8 이상의 온도에 도달할 수 있습니다.[127]

발견의 역사

기원전 350년, 그리스 철학자 아리스토텔레스는 자연은 진공을 싫어한다고 제안했고, 이 원리는 공포 진공이라고 알려지게 되었습니다. 이 개념은 기원전 5세기 그리스 철학자 파르메니데스의 존재론적 주장에 기초한 것으로, 그는 우주에 공백이 존재할 가능성을 부인했습니다.[128] 진공이 존재할 수 없다는 이러한 생각을 바탕으로 서양에서는 공간이 비어 있을 수 없다는 것이 수세기 동안 널리 받아들여졌습니다.[129] 이미 17세기에 프랑스 철학자 르네 데카르트는 모든 공간을 채워야 한다고 주장했습니다.[130]

고대 중국에서, 2세기 천문학자 장헝은 태양과 별을 지지하는 메커니즘을 훨씬 뛰어넘어 공간은 무한해야 한다고 확신했습니다. 서안예학파의 현존하는 책들은 하늘은 한없이 비어 있고 실체가 없다고 말했습니다. 마찬가지로 "해, 달, 별들의 무리가 빈 공간에 떠다니며 움직이거나 가만히 서 있습니다".[131]

이탈리아 과학자 갈릴레오 갈릴레이는 공기가 질량을 가지고 있어서 중력의 대상이 된다는 것을 알고 있었습니다. 1640년에 그는 기존의 세력이 진공이 형성되는 것에 저항한다는 것을 증명했습니다. 그의 제자인 에반젤리스타 토리첼리가 1643년에 부분적인 진공을 만드는 장치를 만드는 것은 남아있을 것입니다. 이 실험은 최초의 수은 기압계를 탄생시켰고 유럽에서 과학적인 돌풍을 일으켰습니다. 프랑스 수학자 블레즈 파스칼은 만약 수은 기둥이 공기에 의해 지지된다면, 기압이 더 낮은 높은 고도에서 기둥이 더 짧아져야 한다고 생각했습니다.[132] 1648년, 그의 처남 플로랭 페리에는 프랑스 중부에 있는 푸이 드 돔 산에서 실험을 반복했고 기둥이 3인치 더 짧다는 것을 발견했습니다. 이 압력의 감소는 반쯤 꽉 찬 풍선을 들고 산을 올라가 서서히 팽창하다가 하강할 때 수축하는 것을 관찰함으로써 더욱 입증되었습니다.[133]

A glass display case holds a mechanical device with a lever arm, plus two metal hemispheres attached to draw ropes.
원래 마그데부르크 반구(왼쪽 아래)는 오토 폰 게릭케의 진공 펌프를 시연하는 데 사용되었습니다(오른쪽).

1650년, 독일의 과학자 오토 폰 게릭케는 공포 진공의 원리를 더욱 반박할 수 있는 장치인 최초의 진공 펌프를 만들었습니다. 그는 지구의 대기가 지구를 포탄처럼 둘러싸고 있으며, 밀도는 고도에 따라 점차 감소하고 있음을 정확하게 언급했습니다. 그는 지구와 달 사이에는 반드시 진공상태가 존재한다고 결론지었습니다.[134]

15세기에 독일의 신학자 니콜라우스 쿠사누스는 우주에 중심과 둘레가 없다고 추측했습니다. 그는 우주가 무한하지는 않지만, 그 안에 들어갈 수 있는 어떤 한계도 없기 때문에 우주를 유한하게 유지할 수 없다고 믿었습니다.[135] 이러한 생각들은 16세기 이탈리아 철학자 조르다노 브루노에 의해 공간의 무한 차원에 대한 추측으로 이어졌습니다. 그는 코페르니쿠스의 태양중심 우주론을 그가 에테르라고 부르는 물질로 가득 찬 무한한 우주의 개념으로 확장시켰는데, 이것은 천체의 운동에 저항하지 않았습니다.[136] 영국 철학자 윌리엄 길버트도 비슷한 결론에 도달했고, 별들은 얇은 에테르나 구멍으로 둘러싸여 있기 때문에 우리에게 보일 뿐이라고 주장했습니다.[137] 이 에테르의 개념은 아리스토텔레스를 포함한 고대 그리스 철학자들이 그것을 천상의 몸들이 움직이는 매개체로 생각하면서 비롯되었습니다.[138]

20세기 초까지 일부 과학자들 사이에서는 발광 에테르로 채워진 우주의 개념이 지지를 받았습니다. 이 에테르의 형태는 빛이 전파될 수 있는 매개체로 여겨졌습니다.[139] 1887년 마이컬슨-몰리 실험은 행성의 운동 방향에 따른 빛의 속도 변화를 찾아 이 매개체를 통해 지구의 운동을 감지하려고 했습니다. null 결과는 개념에 문제가 있음을 나타냅니다. 그 후에 발광 에테르에 대한 아이디어는 포기되었습니다. 이 이론은 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론으로 대체되었는데, 이 이론은 진공에서 빛의 속도는 관측자의 운동이나 기준 틀과는 무관하게 고정된 상수라고 주장합니다.[140][141]

무한한 우주의 개념을 지지한 최초의 전문 천문학자는 1576년 영국인 토마스 디제스였습니다.[142] 그러나 1838년 독일 천문학자 프리드리히 베셀이 처음으로 가까운 별까지의 거리를 측정하기 전까지 우주의 규모는 알려지지 않았습니다. 그는 백조자리 61의 시차가 0.31 초밖에 되지 않는다는 것을 보여주었습니다 (현대의 ″ 0.287에 비해). 이는 10광년 이상의 거리에 해당합니다.[143] 1917년, 헤버 커티스는 나선 성운의 노배가 은하 노배보다 평균 10배 희미하다고 언급했는데, 이는 전자가 100배 더 멀리 떨어져 있음을 시사합니다.[144] 안드로메다 은하까지의 거리는 1923년 미국 천문학자 에드윈 허블에 의해 헨리에타 레빗에 의해 발견된 새로운 기술인 세페이드 은하의 밝기를 측정함으로써 결정되었습니다.[145] 이것은 안드로메다 은하, 그리고 더 나아가 모든 은하들이 은하수 밖에 잘 놓여 있다는 것을 증명했습니다.[146]

우주 공간에 대한 현대적인 개념은 1931년 벨기에 물리학자 조르주 레마 î트레에 의해 처음 제안된 "빅뱅" 우주론에 기초하고 있습니다. 이 이론은 우주가 그 이후 지속적인 팽창을 거듭한 매우 밀집된 형태에서 비롯되었다고 주장합니다.[citation needed]

우주 공간의 온도에 대한 최초의 추정치는 스위스의 물리학자 Charles E에 의해 알려졌습니다. 1896년 기욤. 그는 배경 별들의 추정된 복사량을 사용하여 공간을 5-6K의 온도로 가열해야 한다는 결론을 내렸습니다. 영국의 물리학자 아서 에딩턴도 1926년에 비슷한 계산을 통해 3.18K의 온도를 얻었습니다. 독일의 물리학자 에리히 리제네르는 1933년에 측정된 우주선의 총 에너지를 사용하여 은하간 온도를 2.8 K로 추정했습니다.[148] 미국 물리학자 랄프 앨퍼와 로버트 허먼은 1948년 당시 새로운 빅뱅 이론에 따라 배경 에너지가 점차 감소하는 것을 근거로 우주의 온도를 5K로 예측했습니다.[148]

바깥 공간이라는 용어는 1842년 영국 시인 에믈린 스튜어트 워틀리 부인이 자신의 시 "모스크바의 처녀"에서 사용했습니다.[149] 우주 공간은 1845년 알렉산더 폰 훔볼트에 의해 처음으로 천문학 용어로 사용되었습니다.[150] 그것은 나중에 1901년 H.G. 웰스의 글에서 대중화되었습니다.[151] 이러한 짧은 공간의 사용은 더 오래되었으며, 1667년에 출판된 존 밀턴의 서사시 파라다이스 로스트(Paradise Lost)[152][153]는 '지구의 하늘 너머 지역'을 의미하는 용어로 가장 먼저 기록되었습니다. "스페이스본"은 특히 우주선에 의해 운반되는 경우 우주 공간에 존재하는 것을 의미하며,[154][155] 이와 유사하게 "우주 기반"은 우주 공간에 기반을 두거나 우주 기술을 사용하는 것을 의미합니다.

탐험

주요기사 : 우주탐험과 우주에서의 인간존재
참고 항목: 우주비행사, 우주비행사, 인간 우주비행사
아마도 아폴로[156] 8 사우스의 윌리엄 앤더스가 찍은 지구 전체의 인간이 찍은 첫 번째 사진이 올라왔습니다. 남아메리카가 그 가운데에 있습니다.

인류 역사의 대부분에서 우주는 처음에는 육안으로 그리고 그 다음에는 망원경으로 지구 표면에서 이루어진 관측에 의해 탐사되었습니다. 신뢰할 수 있는 로켓 기술 이전에, 인간이 우주 공간에 도달하기까지 가장 근접했던 것은 풍선 비행을 통해서였습니다. 1935년, 미국 탐험가 2호가 탑승한 풍선 비행기는 고도 22 km (14 mi )에 도달했습니다.[157] 이것은 1942년 독일 A-4 로켓의 세 번째 발사가 약 80 km (50 mi)의 고도까지 올라갔을 때 크게 초과되었습니다. 1957년, 무인 위성 스푸트니크 1호는 러시아의 R-7 로켓에 의해 발사되어 고도 215–939 km (134–583 mi)의 지구 궤도를 달성했습니다.[158] 그 뒤를 이어 1961년 유리 가가린이 보스토크 1호를 타고 궤도로 보내진 인류 최초의 우주 비행이 이루어졌습니다. 지구 저궤도를 탈출한 최초의 인류는 1968년 미국 아폴로 8호에 탑승한 프랭크 보먼, 짐 로벨, 윌리엄 앤더스로 달 궤도를[159] 달성하고 지구로부터 최대 377,349 킬로미터 (234,474 마일)의 거리에 도달했습니다.[160]

탈출 속도에 도달한 최초의 우주선은 1959년 달의 플라이 바이를 수행한 소비에트 루나 1호였습니다.[161] 1961년 베네라 1호는 최초의 행성 탐사선이 되었습니다. 그것은 태양풍의 존재를 드러냈고 금성에 도달하기 전에 연락이 끊겼지만 금성의 첫 번째 플라이 바이를 수행했습니다. 최초의 성공적인 행성 임무는 1962년 매리너 2호가 금성을 비행한 것입니다.[162] 화성의 첫 비행은 1964년 매리너 4호에 의한 것이었습니다. 그 이후로, 무인 우주선은 태양계의 각 행성들과 그들의 위성들, 그리고 많은 작은 행성들과 혜성들을 성공적으로 조사해왔습니다. 그것들은 지구를 관찰할 뿐만 아니라 우주 탐사를 위한 기본적인 도구로 남아 있습니다.[163] 2012년 8월, 보이저 1호는 태양계를 떠나 성간 공간으로 들어간 최초의 인공 물체가 되었습니다.[164]

어플

참고 항목: 우주 과학, 우주 탐험의 이점, 지구 관찰, 우주의 상업화 및 우주 거주
지구 저궤도에 있는 고도 400 km (250 mi)에 있는 국제 우주 정거장으로부터의 우주. 배경에는 은하수의 성간 공간이 보이고, 전경에는 지구 위에 있는 전리층의 공기 광채가 보입니다. 열권의 카르만 선은 정의된 공간의 가장자리 바로 아래와 그 너머에 있습니다.

공기의 부재는 우주 공간을 전자기 스펙트럼의 모든 파장에서 천문학에 이상적인 위치로 만듭니다. 이것은 허블 우주 망원경에 의해 보내진 화려한 사진들에 의해 입증되어 130억년 이상 전부터 빅뱅 시기까지의 빛을 관찰할 수 있게 되었습니다.[165] 우주의 모든 위치가 망원경에 이상적이지는 않습니다. 행성간 황도대 먼지는 외계 행성과 같은 희미한 소스의 방출을 가릴 수 있는 확산 근적외선을 방출합니다. 적외선 망원경을 먼지를 지나 밖으로 옮기면 효과가 높아집니다.[166] 마찬가지로 달 반대편에 있는 다이달로스 분화구와 같은 곳은 전파망원경을 지구 관측을 방해하는 전파 간섭으로부터 보호할 수 있습니다.[167]

지구 궤도의 무인 우주선은 현대 문명의 필수 기술입니다. 기상 조건을 직접 모니터링하고 텔레비전과 같은 장거리 통신을 중계하며 정확한 항법 수단을 제공하며 지구를 원격으로 감지할 수 있습니다. 후자의 역할은 농업을 위한 토양 수분 추적, 계절별 눈 팩의 물 유출 예측, 식물과 나무의 질병 감지, 군사 활동 감시 등 다양한 목적을 수행합니다.[168]

공간의 깊은 진공은 극세사 표면을 필요로 하는 것과 같은 특정 산업 공정에 매력적인 환경으로 만들 수 있습니다.[169] 소행성 채굴과 마찬가지로 우주 제조에는 즉각적인 수익 전망이 거의 없는 대규모 재정 투자가 필요합니다.[170] 2006년 추산에 따르면, 총 비용의 중요한 요인은 질량을 지구 궤도에 올리는 데 드는 높은 비용이다: kg당 $9,000–$29,[171]000. 우주에 대한 접근 비용은 2013년 이후 감소했습니다. Falcon 9와 같은 부분적으로 재사용 가능한 로켓들은 킬로그램당 3500달러 이하로 우주에 대한 접근성을 낮췄습니다. 이 새로운 로켓들로 인해 우주로 물질을 보내는 비용은 많은 산업에서 엄청나게 높습니다. 이 문제를 해결하기 위해 제안된 개념에는 완전히 재사용 가능한 발사 시스템, 비로켓 우주 발사, 운동량 교환 테더 및 우주 엘리베이터가 포함됩니다.[172]

인간 승무원을 위한 성간 여행은 현재 이론적인 가능성에 불과합니다. 가장 가까운 별까지의 거리는 새로운 기술 개발과 수십 년에 걸친 여행을 위해 승무원을 안전하게 유지할 수 있는 능력을 필요로 한다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 중수소와 헬륨-3의 융합으로 동력을 얻는 우주선을 제안한 다이달로스 프로젝트 연구는 "인근" 알파 센타우리 시스템에 도달하는 데 36년이 걸릴 것입니다. 다른 제안된 성간 추진 시스템에는 가벼운 돛, 램제트 및 빔 추진이 포함됩니다. 더 진보된 추진 시스템은 반물질을 연료로 사용하여 잠재적으로 상대론적 속도에 도달할 수 있습니다.[173]

우주공간의 극저온은 천문학 및 우주여행 외에도 패시브 주간 복사냉각을 통해 지구상의 다양한 응용분야의 재생 가능한 냉각기술로 활용될 수 있으며,[174][175] 주변 온도를 낮추기 위해 적외선 창을 통해 외부 공간으로 지구 표면의 장파 적외선(LWIR) 열 복사 열 전달을 향상시킵니다.[176][177] 광 메타물질로 태양열을 억제하는 것이 발견되면서 가능해졌습니다.[178]

참고 항목

참고문헌

인용

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