На какой высоте начинается стратосфера


Парашюты для космонавтов

— Требуется испытать новое высотное снаряжение в условиях стратосферы. Прыгать будете почти из космоса. Командование предлагает поручить эти испытания вам, — такими словами весной 1962 года полковник ВВС СССР Романюк встретил майора Евгения Андреева и полковника Петра Долгова. Этим двум парашютистам-испытателям предстояло стать участниками секретного эксперимента «Звезда» в рамках советской космической программы.

Курировал эксперимент лично Сергей Королев. Конструктор хотел отработать неожиданные сценарии чрезвычайных происшествий при спуске космических кораблей. Все-таки отечественные аппараты жизнеобеспечения космонавтов, особенно на этапе приземления, требовали серьезной доработки. Всего за полтора года до этого первый человек слетал в космос на корабле «Восток-1», и когда пришло время приземляться, по плану полета Гагарин катапультировался на высоте семи километров в своем герметичном скафандре. Ни о какой «мягкой посадке» аппарата и речи не было.

Королев же хотел по максимуму отработать все нештатные ситуации. И была вероятность того, что космонавтам придется досрочно катапультироваться на еще большей высоте — в стратосфере. Там плотность воздуха в десятки и сотни раз меньше, а потому куполу парашюта практически не на что опереться.

Как попасть в стратосферу?


Стратосферой принято считать слой атмосферы нашей планеты на высоте от 11 до 50 км над поверхностью. Нынешние пассажирские самолеты летают на высоте 9—12 км. Высоту выбирают в зависимости от сопротивления воздуха и эффективного расхода топлива. Чем выше мы поднимаемся, тем разреженнее становится воздух, а потому совсем уж высоко забраться не получится, ведь лайнер потеряет устойчивость на воздушных волнах. Только махины наподобие «Конкорда» или Lockheed SR-71 могли позволить себе подняться на высоту 18 или 29 км соответственно.

А потому неудивительно, что 100 лет назад добраться до стратосферы своим ходом человеку можно было либо полетом фантазии, либо подъемом на воздушном шаре. Естественно, специально сконструированном — с емким баллоном из тонкого и плотного пластика, который мог бы вместить тысячи кубометров водорода или гелия.

Разреженный воздух и экстремально низкие температуры требовали надежных и герметичных гондол для экипажа. В них нужно было организовать как системы регенерации воздуха, так и механизмы терморегуляции для поддержания комфортной температуры внутри. В общем, полеты в стратосферу всегда были рисковым занятием.

Риск — дело благородное


Эксперимент был назначен на 1 ноября 1962 года. Полковник Долгов был облачен в обычный космический скафандр тех лет с прозрачным гермошлемом, системами обогрева и жизнеобеспечения. И, самое главное, с экспериментальным парашютом, который он сам же дорабатывал и тестировал все полгода до прыжка. Этот парашют полковник должен был раскрыть сразу же после того, как покинет гондолу на высоте 25 км.

Его коллега майор Андреев надел высотный противоперегрузочный костюм. У него была другая задача — падать без раскрытия парашюта до высоты в 1000 метров.

У обоих офицеров за плечами было уже за тысячу прыжков на каждого. Притом часто прыжков опасных, с новыми экспериментальными парашютами, чьи купола гасли, стропы путались, а системы катапультирования не всегда срабатывали как следует. И Андреев, и Долгов знали цену риску, понимали, на что идут.

Испытателей перед стартом подвергли десатурации — продули легкие кислородом для того, чтобы вывести из организма азот. При поднятии на большую высоту и резком снижении атмосферного давления этот газ может вызвать высотную декомпрессионную болезнь. На высоте более 20 км при резкой разгерметизации капсулы возможно «закипание» жидкостей в организме — в крови, лимфе и межтканевой жидкости образовываются парогазовые пузырьки.

Андреева и Долгова ждал подъем на высоту 25,5 км, а затем резкое падение. А потому бездумно рисковать никто не собирался. История подъемов в стратосферу и так знавала много трагедий.

Стратостат «Осоавиахим-1» и трое погибших


На первом в мире стратостате швейцарец Огюст Пикар в мае 1931 года поднялся на высоту 15 785 метров для того, чтобы исследовать космические лучи. Не сказать, что во время этого полета все прошло гладко: в сферической герметичной гондоле из алюминия нашли щель, которую пришлось быстро заделывать паклей и вазелином, были разбиты аппарат со сжатым воздухом и ртутный барометр.

Буквально за полчаса пилоты поднялись на максимальную высоту, но на землю смогли вернуться только спустя 17 с половиной часов. Дело в том, что веревка для стравливания воздуха через клапан шара запуталась. Тем не менее Пикар и его помощник остались живы.

А вот экипажу советского стратостата «Осоавиахим-1» повезло меньше. Его полет несколько раз откладывали из-за плохих погодных условий. Но к январю 1934 года и очередному съезду компартии все наконец было готово. Конечно, риск зимнего полета был высок. Это отмечал и командир экипажа, опытный аэронавт Павел Федосеенко. Тем не менее на гондолу стратостата установили самое передовое оборудование, созданное в стенах Главной геофизической обсерватории, и 180 кг балласта. Предполагалось, что «Осоавиахим-1» с экипажем из трех человек поднимется на высоту 20,5 км.

И стратостату это удалось. «Говорит „Сириус“! Время сейчас 11:16. Высота по альтиметру 20 500 метров», — передали на землю члены экипажа. Это было одно из последних сообщений. Около полудня связь прервалась.


Разбитую гондолу и трех мертвых членов экипажа нашли спустя пять часов.

Согласно записям в бортжурнале и показаниям приборов экипаж поднялся на высоту 22 км, после чего начал плавное и медленное снижение. Но на высоте 12 км температура газа в шаре стратостата и температура наружного воздуха практически сравнялись, скорость снижения выросла до 15 м/с, а балласт экипаж сбросить не успел. Не успели пилоты и открыть люк, чтобы выпрыгнуть с парашютами из падающей гондолы, — он был завинчен 12 болтами. Когда на высоте полутора-двух километров гондола оторвалась от шара, экипажу оставалось лишь десяток секунд болтаться в хаотично вращающейся кабине, пока она не ударилась о землю.

Прах всех троих пилотов был захоронен в Кремлевской стене.

Источник: tech.onliner.by

Полёты в стратосфере

Полёты в стратосферу начались в 1930-годах. Широко известен полёт на первом стратостате (FNRS-1), который совершили Огюст Пикар и Пауль Кипфер 27 мая 1931 г. на высоту 16,2 км. Современные боевые и сверхзвуковые коммерческие самолёты летают в стратосфере на высотах в основном до 20 км (хотя динамический потолок может быть значительно выше). Высотные метеозонды поднимаются до 40 км; рекорд для беспилотного аэростата составляет 51,8 км.

В последнее время в военных кругах США большое внимание уделяют освоению слоёв стратосферы выше 20 км, часто называемых «предкосмосом» (англ. «near space»). Предполагается, что беспилотные дирижабли и самолёты на солнечной энергии (наподобие NASA Pathfinder) смогут длительное время находиться на высоте порядка 30 км и обеспечивать наблюдением и связью очень большие территории, оставаясь при этом малоуязвимыми для средств ПВО; такие аппараты будут во много раз дешевле спутников.[2]


См. также

  • Ядерная зима

Источник: dic.academic.ru

На какой высоте начинается стратосфера

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.


Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Мезосфера

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.


 

Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.


В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Источник: meteoinfo.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.