El espacio exterior o espacio vacío, también simplemente llamado espacio, se refiere a las regiones relativamente vacías del universo fuera de las atmósferas de los cuerpos celestes. Se usa espacio exterior para distinguirlo del espacio aéreo (y las zonas terrestres). El espacio exterior no está completamente vacío de materia (es decir, no es un vacío perfecto) sino que contiene una baja densidad de partículas, predominantemente gas hidrógeno, así como radiación electromagnética. Aunque se supone que el espacio exterior ocupa prácticamente todo el volumen del universo y durante mucho tiempo se consideró prácticamente vacío, o repleto de una sustancia llamada éter, ahora se sabe que contiene la mayor parte de la materia del universo. Esta materia está formada por radiación electromagnética, partículas cósmicas, neutrinos sin masa e incluso formas de materia no bien conocidas como la materia oscura y la energía oscura. De hecho en el universo cada uno de estos componentes contribuye al total de la materia, según estimaciones, en las siguientes proporciones aproximadas: elementos pesados (0,03 %), materia estelar (0,5 %), neutrinos (0,3 %), estrellas (0,5 %) hidrógeno y helio libres (4 %) materia oscura (aprox. 25%) y energía oscura (aprox. 70 %); total 100,33 %, por lo que sobra un 0'33 % sin estimar. La naturaleza física de estas últimas es aún apenas conocida. Sólo se conocen algunas de sus propiedades por los efectos gravitatorios que imprimen en el período de revolución de las galaxias, por un lado, y en la expansión acelerada del universo o inflación cósmica, por otro.
Límite de la Tierra
No hay un límite claro entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior, ya que la densidad de la atmósfera decrece gradualmente a medida que la altitud aumenta. No obstante, la Federación Aeronáutica Internacional ha establecido la línea de Kármán a una altitud de 100 kilómetros como una definición de trabajo para el límite entre la atmósfera y el espacio. Esto se usa porque, como Theodore von Kármán calculó, por encima de una altitud de unos 100 km, un vehículo típico tendría que viajar más rápido que la velocidad orbital para poder obtener suficiente sustentación aerodinámica para sostenerse él mismo. Estados Unidos designa a la gente que viaja por encima de una altitud de 80 km como astronautas. Durante la reentrada atmosférica, la altitud de 120 km marca el límite donde la resistencia atmosférica se convierte en perceptible.
Sistema Solar
El espacio exterior dentro del Sistema Solar es llamado espacio interplanetario, que se convierte en espacio interestelar en la heliopausa. El vacío del espacio exterior no es realmente vacío; está poblado en parte con varias docenas de tipos de moléculas orgánicas descubiertas mediante espectroscopia de microondas. Según la Teoría del Big Bang, la radiación de los cuerpos negros de 2,7 K de temperatura quedó del 'big bang' y el origen del universo llena el espacio, así como los rayos cósmicos, que incluyen núcleos atómicos ionizados y varias partículas subatómicas. También hay gas, plasma, polvo, meteoros y material dejado de lanzamientos previos tripulados y no tripulados que son un riesgo potencial para las naves espaciales. Alguna de esta basura espacial vuelve a entrar en la atmósfera.
La ausencia de aire convierte al espacio en lugares ideales para la astronomía en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético. Las imágenes y otros datos de vehículos espaciales no tripulados han proporcionado información sobre los planetas, asteroides y cometas en nuestro sistema solar.
Variación de presión
Trasladarse desde el nivel del mar hasta el espacio exterior produce una diferencia de presión de unos 103 410 Pa (15 psi ), equivalente a salir a la superficie desde una profundidad bajo el agua de unos 10 metros.
Vacío
Contrario a la creencia popular, una persona expuesta de repente al vacío no explotaría, moriría de frío, pero tardaría poco tiempo en morir de asfixia (anoxia). El vapor de agua comenzaría a hervir desde las áreas expuestas como la córnea del ojo y junto con el oxígeno, desde las membranas dentro de los pulmones.La sangre no herviría puesto que, al ser el sistema circulatorio cerrado, está sujeto a una presión interna y no expuesta a la externa.
Satélites
Hay muchos satélites artificiales orbitando la Tierra, incluyendo satélites de comunicaciones geosíncronos a 35 786 km sobre el nivel del mar sobre el ecuador. Sus órbitas nunca se "deterioran" porque casi no hay materia allí para ejercer arrastre por fricción. Hay también una creciente dependencia de satélites que permiten el Sistema de posicionamiento global (GPS), para usos militares y civiles. Una idea equivocada común es que la gente en órbita está fuera de la gravedad de la Tierra porque están "flotando", pero flotan porque están en caída libre: la fuerza de la gravedad y su velocidad lineal crean una fuerza centrípeta interior que no les permite volar fuera, hacia el espacio. La gravedad de la Tierra alcanza más allá del cinturón de Van Allen y mantiene la Luna en órbita a una distancia media de 384 403 km. La gravedad de todos los cuerpos celestes tiende a cero con la inversa del cuadrado de la distancia.
Hitos en el camino hacia el espacio
Nivel del mar: 100 kPa (1 atm; 1 bar; 760 mm Hg) de presión atmosférica.
4,6 km: la Administración Federal de Aviación de Estados Unidos exige oxígeno suplementario para los pilotos y pasajeros de aviones.
5,0 km: 50 kPa de presión atmosférica.
5,3 km: hay media atmósfera de la Tierra por encima de esta altitud.
8,0 km: zona de la muerte para los escaladores humanos.
8,8 km: cima del Monte Everest, la montaña más alta de la Tierra (26 kPa).
16 km: Cabina presurizada o traje presurizado requeridos.
18 km: Límite entre la troposfera y la estratosfera.
20 km: agua a temperatura ambiente hierve sin un recipiente presurizado. La noción popular de que los fluidos del cuerpo comenzarían a hervir en este punto es falsa porque el cuerpo genera suficiente presión interna para evitarlo.
24 km: los sistemas normales de presurización de los aviones ya no funcionan.
32 km: los turborreactores ya no funcionan.
39,1 km: récord de altitud para vuelo de globo aerostático tripulado (Felix Baumgartner).
45 km: los estatorreactores ya no funcionan.
50 km: límite entre la estratosfera y la mesosfera
80 km: límite entre la mesosfera y la termosfera. Definición estadounidense de vuelo espacial.
100 km: línea Karman, define el límite del espacio exterior según la Federación Aeronáutica Internacional. Superficies aerodinámicas ineficaces debido a la baja densidad atmosférica. La velocidad de ascenso generalmente supera a la velocidad orbital. Turbopausa.
120 km: primera resistencia atmosférica perceptible durante la reentrada desde la órbita.
200 km: órbita más baja posible con estabilidad a corto plazo (estable durante pocos días).
307 km: órbita de la misión STS-1.
350 km: órbita más baja posible con estabilidad a largo plazo (estable durante varios años).
360 km: órbita media de la ISS, aunque varía debido a la resistencia atmosférica y a empujes periódicos.
390 km: órbita de la estación Mir.
440 km: órbita de la estación Skylab.
587 km: órbita de la misión STS-103 y del HST.
690 km: límite entre la termosfera y la exosfera.
780 km: órbita de los satélites Iridium.
20 200 km: órbita de los satélites del sistema GPS.
35 786 km: altura de la órbita geoestacionaria.
326 454 km: la gravedad lunar supera a la de la Tierra en el Apolo 8.
363 104 km: perigeo lunar.
