Космическое пространство

Наиболее распространённая условная граница — линия Кармана, расположенная на высоте 100 км над средним уровнем моря. Международная авиационная федерация использует эту высоту для учёта авиационно-космических достижений^[1].

Название связано с Теодором фон Карманом, предложившим физическую идею границы: на достаточно большой высоте атмосфера настолько разрежена, что для создания аэродинамической подъёмной силы аппарату пришлось бы двигаться с первой космической или большей скоростью. В этом смысле линия Кармана не является материальной оболочкой Земли и не совпадает с верхней границей атмосферы; это условная отметка^[1].

Наряду с идеей кармана применяются и другие критерии. В США NASA, Федеральное управление гражданской авиации США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США и Военно-воздушные силы США обычно используют высоту 50 миль, или около 80 км, в частности при присвоении статуса астронавта. При этом Международная авиационная федерация придерживается значения 100 км^[1].

Орбитальный критерий также не задаёт одну фиксированную высоту: нижняя высота устойчивой орбиты определяется массой и площадью поперечного сечения аппарата, плотностью верхней атмосферы, солнечной активностью и требуемым временем существования орбиты. В материалах ООН рассматривались варианты установления границы в диапазоне 100—110 км, а также использование сложившейся практики минимальных орбитальных высот; общей обязательной нормы принято не было^[2].

Внеатмосферная среда близка к вакууму, однако абсолютный вакуум в естественных условиях практически не встречается. В ней присутствуют нейтральные атомы и молекулы, ионы, электроны, пыль, фотоны и высокоэнергетические частицы^[1].

Концентрация вещества существенно различается в разных областях. Межзвёздная среда включает чрезвычайно разреженный газ и пыль между звёздами; NASA указывает, что средняя концентрация такого газа в некоторых областях может составлять около 0,1 атома на 1 см^3[5]. Около 99% массы межзвёздной среды составляет межзвёздный газ, оставшийся 1% приходится на межзвёздная пыль, перемешанную с газом^[6][7].

Разреженность среды определяет инженерные условия работы космической техники: конвективный теплообмен практически отсутствует, а на низких околоземных орбитах материалы подвергаются как аэродинамическому торможению в разреженной атмосфере, так и химической эрозии под действием атомарного кислорода — основного компонента атмосферы на этих высотах. ESA включает атмосферные, плазменные, радиационные и микрочастичные факторы в число основных воздействий космической среды на аппараты^[8].

Значительная часть вещества в космосе находится в состоянии плазмы — ионизованного газа, состоящего из электрически заряженных частиц (ионов и электронов). В пределах гелиосферы главным источником плазмы служит солнечный ветер, то есть непрерывный отток плазмы от Солнца^[9].

Гелиосфера представляет собой область влияния Солнца, заполненную солнечным ветром и его магнитным полем. Солнечный ветер переносит межпланетное магнитное поле, которое связывает солнечную активность, процессы в магнитосфере Земли и вариации галактических космических лучей^[10].

Магнитное поле Земли взаимодействует с солнечным ветром и формирует магнитосферу. Воздействие плазмы на внеатмосферные аппараты может приводить к электризации поверхностей и электростатическим разрядам, опасным для бортовой аппаратуры^[8].

Космическая среда пронизана электромагнитным излучением всех диапазонов длин волн — от радиоволн до гамма-квантов. Его источниками являются Солнце и другие звёзды, галактики и их активные ядра, межзвёздные туманности, остатки сверхновых, нейтронные звёзды, аккерционные диски вокруг чёрные дыры, горячий межгалактический газ в скоплениях галактик и многие другие астрономические объекты и среды^[11][12]. Отдельное место занимает микроволновое реликтовое излучение, заполняющее всю Вселенную и приходящее к Земле изотропно со всех направлений небесной сферы. Его температура составляет около 2,7 K. Оно образовалось на ранних стадиях эволюции Вселенной (через 380 тысяч лет после Большого взрыва, в эпоху рекомбинации) и его источником которого является поверхность последнего рассеяния^{[13][14][15][16]}.

Корпускулярное излучение включает солнечный ветер, солнечные и галактические космические лучи и потоки нейтрино. События, приводящие к испусканию солнечных энергичных частиц, способны быстро изменять радиационную обстановку во внутренних областях Солнечной системы и создавать опасные условия для космических систем и экипажей^[17].

Радиационные воздействия могут ухудшать характеристики материалов, солнечных батарей и электронных компонентов орбитальных и межпланетных аппаратов, а также вызывать одиночные сбои в электронике. Европейское космическое агентство рассматривает радиацию, солнечные энергичные частицы и галактические космические лучи как факторы, которые необходимо учитывать при проектировании космических систем^[8].

К разреженной среде в космосе нельзя применять представление о температуре так же, как к плотному газу: температура связана со статистическими свойствами частиц, а в вакууме плотность вещества чрезвычайно мала. В качестве радиационной температуры удалённого от звёзд пространства обычно приводят температуру реликтового излучения — около 2,7 K (примерно –270,5 °C)^[16].

Температура орбитального или межпланетного аппарата зависит от баланса поглощения и излучения энергии, а не от условной «температуры космоса». В вакууме основной механизм теплообмена — тепловое излучение; освещённые Солнцем части конструкции нагреваются, а затенённые поверхности охлаждаются, если не получают энергию от внутренних источников или окружающих тел^[16].

Для поддержания допустимого теплового режима применяют многослойную теплоизоляцию, покрытия с заданными оптическими свойствами, радиаторы, нагреватели и иные средства системы терморегулирования.

Микрометеороиды — природные твёрдые частицы межпланетного или межзвёздного происхождения. В окрестности Земли они пересекают орбитальное пространство с характерными скоростями порядка десятков километров в секунду; средняя скорость составляет около 20 км/с относительно Земли^[18].

Космический мусор — объекты техногенного происхождения, утратившие функциональное назначение: неработающие искусственные спутники Земли, ступени ракет, фрагменты разрушений и отделившиеся элементы конструкций. В отличие от метеороидов, такой мусор связан с деятельностью человека и движется по орбитам вокруг Земли^[18].

По данным отчёта ЕКА о космической среде за 2025 год, сети наблюдения отслеживали около 40 тысяч объектов на околоземных орбитах; число фрагментов размером более 1 см оценивалось более чем в 1,2 млн^[19].

Гиперскоростные столкновения микрометеороидов и фрагментов космического мусора представляют опасность для аппаратов и космонавтов. Даже малые частицы способны повреждать поверхности, экраны и чувствительные элементы аппаратов^[18].

Ближний космос — самая близкая к Земле область, простирающаяся на высотах от 20 до 100 км над уровнем моря. Движение аппаратов в этой области подвержено сильному влиянию земной атмосферы^[3]. Плотность воздуха на этих высотах уже достаточно мала, чтобы устойчивый аэродинамический полёт был крайне затруднён, но при этом ещё достаточно велика, чтобы сделать невозможным длительный орбитальный полёт^[20].

В этом диапазоне возможны суборбитальные полёты ракет и некоторых космических самолётов, а также длительное пребывание высотных аэростатов, стратосферных дирижаблей и беспилотных летательных аппаратов, предназначенных для разведки, связи и дистанционного зондирования Земли^[21][22][23].

Околоземное пространство — область, в которой особенно велико влияние гравитационного и магнитного полей Земли^[24][25]. Оно простирается до высоты примерно 90 000 км^[26] и к нему относят верхние слои земной атмосферы, ионосферу, магнитосферу, радиационные пояса и орбитальные области, где действуют искусственные спутники, пилотируемые корабли и автоматические аппараты^[26][27].

Среда околоземного пространства неоднородна^[26]. На низких орбитах заметны механическое сопротивление разреженной атмосферы и химическое воздействие атомарного кислорода^[28][29]; в магнитосфере важны плазма, радиационные пояса и возмущения, связанные с солнечной активностью^[28][30]; на более высоких орбитах возрастает роль космической радиации и техногенного мусора^[31].

Межпланетное пространство — пространство между планетами, их спутниками, малыми телами и Солнцем в пределах Солнечной системы. Его существенные компоненты — солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, солнечное излучение, пыль, кометное вещество и метеороиды^[9][18]. Солнечный ветер распространяется от Солнца и формирует гелиосферу — область, в которой проявляется влияние солнечной плазмы и магнитного поля^[9].

Для межпланетных миссий принципиальны радиационный риск, плазменные взаимодействия и вероятность столкновений с метеороидами. Европейское космическое агентство указывает, что оценка риска ударов метеороидов должна проводиться для космических систем на межпланетных траекториях^[32].

Межзвёздное пространство — это пространство между звёздами внутри галактик. Оно заполнено межзвёздной средой, включающей в себя газ в ионизованной, атомарной и молекулярной формах, пыль, космические лучи, электромагнитное излучение и магнитные поля^[7][5].

Межзвёздная среда неоднородна: в ней существуют крайне разреженные горячие области, а также холодные и сравнительно плотные молекулярные облака. Газ и пыль, собранные в облака и туманности, представляют собой среду, связанную со звездообразованием^[5].

Гелиосфера взаимодействует с окружающей межзвёздной средой, а её размеры и границы изменяются в зависимости от состояния солнечного ветра и солнечной активности^[9].

Межгалактическое пространство — область между галактиками, их группами и скоплениями. Оно не является полностью пустым: в нём присутствуют крайне разреженный газ (преимущественно в виде горячей плазмы), электромагнитное излучение, космические лучи, магнитные поля и тёмная материя.

В скоплениях галактик межгалактический газ может быть значительно плотнее, чем в войдах, и нагреваться до температур, при которых он испускает рентгеновское излучение и наблюдается в этом диапазоне^[33]. В крупномасштабной структуре Вселенной галактики, группы и скопления образуют нити (филаменты) и сверхскопления (узлы космической паутины), разделённые областями пониженной плотности — войдами^[34].

Договор о космосе 1967 года устанавливает основы международного режима космической деятельности. Исследование и использование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, должны осуществляться на благо и в интересах всех стран; космос открыт для исследования и использования всеми государствами без дискриминации^[4].

Договор запрещает национальное присвоение космического пространства, Луны и других небесных тел посредством провозглашения суверенитета, использования, оккупации или любыми иными средствами^[4].

Государства должны вести космическую деятельность в соответствии с международным правом и Уставом ООН, в интересах поддержания международного мира, безопасности, сотрудничества и взаимопонимания^[4].

Размещение на орбите, на небесных телах или в космическом пространстве ядерного оружия и других видов оружия массового поражения запрещено. Луна и другие небесные тела должны использоваться исключительно в мирных целях^[4].

Государства несут международную ответственность за национальную космическую деятельность, включая деятельность неправительственных юридических лиц, которая требует разрешения и постоянного контроля соответствующего государства^[4].

Конвенция о международной ответственности за ущерб, причинённый космическими объектами конкретизирует положение Договора о космосе: запускающее государство несёт абсолютную ответственность за ущерб, причинённый его космическим объектом на поверхности Земли или воздушному судну в полёте^[36].

Универсально обязательная высотная граница между воздушным и космическим пространством международным правом не установлена. Договор о космосе использует термин «космическое пространство», но не определяет его нижний предел^[2].

Высота 100 км получила широкое техническое и спортивное применение, однако сама по себе не является общепризнанной нормой международного права. В материалах ООН отражены различные варианты: высота 100 км, диапазон 100—110 км, использование фактической минимальной высоты устойчивых орбит либо функциональный подход, при котором режим определяется характером деятельности^[2].

Отсутствие согласованной границы имеет практическое значение для правового регулирования суборбитальных полётов, режима пролёта над государственной территорией, лицензирования запусков и соотношения воздушного и космического права^[2].

Рост числа запусков, спутниковых группировок и частных операторов сделал предотвращение образования космического мусора и обеспечение долгосрочной устойчивости космической деятельности одной из центральных задач международного сотрудничества. В июне 2019 года Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях принял Руководящие принципы долгосрочной устойчивости космической деятельности^[37].

К современным вопросам относятся регистрация космических объектов, обмен орбитальными данными, предупреждение столкновений, увод аппаратов после завершения эксплуатации, ответственность за ущерб, использование радиочастот и снижение засорения орбит. Рост количества техногенных объектов усиливает потребность в международной координации^[19].

Отдельными предметами международного обсуждения остаются использование ресурсов небесных тел, деятельность частных компаний, спутниковые мегасозвездия, защита астрономических наблюдений и предотвращение потенциально вредного загрязнения космической среды. При этом базой международного космического права остаются принципы свободы исследования, неприсвоения и международной ответственности^[38].