宇宙空間

過酷な環境にもかかわらず、長期間にわたって極限の宇宙環境に耐えられる生命体がいくつか発見されている。ESA BIOPAN施設に搭載された地衣類の一種は、2007年に10日間宇宙空間に曝露されても生存した。 ^{[ 61 ]}シロイヌナズナとタバコの種子は、1.5年間宇宙空間に曝露された後も発芽した。^{[ 62 ]}枯草菌の一種は、地球低軌道または模擬火星環境に曝露されてから559日間生存した。^{[ 63 ]}

リソパンスペルミア仮説は、生命を宿す惑星から宇宙空間に放出された岩石が、生命体を別の居住可能な世界に運ぶ可能性があると示唆している。太陽系の歴史の初期にまさにそのようなシナリオが起こり、微生物を含む可能性のある岩石が金星、地球、火星の間で交換されたという推測がある。^{[ 64 ]}バクテリアは何百万年も生きることができるため、銀河規模のパンスペルミアが発生することは少なくとも理論的には可能である。^{[ 65 ]}

地球の大気と宇宙空間の境界は明確に定義されておらず、気圧は高度とともに徐々に低下し、太陽風と混ざり合う。実用的な境界の定義は、30 km (19 mi)から1,600,000 km (990,000 mi)まで様々に提案されている。^{[ 15 ]} 2009 年、観測ロケットから大気中のイオンの方向と速度の測定が行われた。地球上空118 km (73.3 mi)の高度は、荷電粒子が地球の大気の穏やかな風から宇宙空間のより激しい流れに移行する中間点であった。後者は268 m/s (880 ft/s)をはるかに超える速度に達することがある。^{[ 91 ] [ 92 ]}        

高高度気球などの高高度航空機は、地球上空50kmまでの高度に到達したことがある。^{[ 93 ]} 2021年までは、米国は高度50マイル（80km ）以上を飛行する人を宇宙飛行士と認定していた。^{[ 94 ]}現在、宇宙飛行士の翼は、「飛行中に公共の安全に不可欠な活動、または有人宇宙飛行の安全に貢献する活動を実証した」宇宙船乗組員にのみ授与される。^{[ 95 ]}   

空域と宇宙空間の間の領域は「近宇宙」と呼ばれます。この範囲について広く受け入れられている定義はありませんが、一般的には高度20～100 km (12～62 mi)の範囲です。^{[ 96 ]}安全上の理由から、商用航空機は通常高度12 km (7.5 mi)に制限されており、航空航法サービスは18～20 km (11～12 mi)までしか提供されていません。^{[ 96 ]}この範囲の上限はカルマン線であり、飛行を実現するには、空気力学から宇宙力学が引き継がなければなりません。[ 97 ]^{この範囲に}は、地球の大気の成層圏、中間圏、下部熱圏が含まれます。 ^{[ 98 ]}      

近宇宙については、 18～160 km (11～99 mi)のようなより広い範囲が著者によって使用されています。^{[ 99 ]}これらは、地球の非常に低い軌道での軌道飛行が実用的になる高度まで広がっています。^{[ 99 ]}宇宙船は、近地点が80～90 km (50～56 mi)と低い高度の非常に楕円形の軌道に入り、複数回の軌道飛行に耐えています。^{[ 100 ]}高度120 km (75 mi)で、^{[ 100 ]}降下中の宇宙船は、大気抵抗が顕著になるため、大気圏突入を開始します。NASA のスペースシャトルなどの宇宙機の場合、これはスラスタによる操舵から空力制御面による操縦への切り替えプロセスの開始です。^{[ 101 ]}      

国際航空連盟によって制定され、国際連合によって国際的に使用されているカルマン線^{[ 15 ]}は、航空と宇宙の境界の作業上の定義として高度100km （62マイル）に設定されています。この線はテオドール・フォン・カルマンにちなんで名付けられました。この高度付近では、乗り物は大気から十分な空力揚力を発生させることができず、自重を支えることができません。 ^{[ 8 ] [ 9 ]}  

国際的に認められた国家空域の法的な高度制限はないが、この目的のために最も頻繁に使用されるのはカルマン線である。この制限を高く設定しすぎると、空域侵犯の懸念から宇宙活動が阻害される可能性があるため、反対意見が出ている。^{[ 100 ]}国際法では特定の単一の高度を設定せず、代わりに、特に機体とその目的に基づいて、ケースに応じて異なる制限を適用することが主張されている。商業および軍事の準軌道宇宙飛行の増加により、空域および宇宙空間の法律をどこに適用するかという問題が提起されている。^{[ 99 ] [ 97 ]}スペースシャトルの例のように、宇宙船は外国の上空を30 km (19 mi)という低高度で飛行したことがある。 ^{[ 93 ]}  

宇宙条約は、国際宇宙法の基本的枠組みを提供する。この条約は、国家による宇宙の合法的な利用を規定し、宇宙の定義には月やその他の天体も含まれる。この条約は、宇宙はすべての国家が自由に探査でき、国家主権の主張の対象とならないと規定し、宇宙を「全人類の領土」と呼んでいる。人類共通の遺産としてのこの地位は、反対意見がないわけではないが、すべての国家、特に宇宙開発を行っていない国家が平等に宇宙にアクセスし、共有する権利を強制するために利用されてきた。^{[ 102 ]}この条約は、宇宙空間への核兵器の配備を禁止している。この条約は、1963年に国連総会で採択され、1967年にソビエト社会主義共和国連邦（ソ連）、アメリカ合衆国（米国）、イギリス（英国）によって署名された。2017年現在、105の締約国が条約を批准または加入している。さらに25か国が条約に署名したが、批准はしなかった。^{[ 103 ] [ 104 ]}

1958年以来、宇宙空間は国連の複数の決議の対象となってきた。これらのうち、50以上が宇宙空間の平和利用における国際協力と宇宙における軍拡競争の防止に関するものである。^{[ 105 ]}さらに4つの宇宙法条約が国連の宇宙空間平和利用委員会によって交渉され、起草された。しかし、宇宙空間での通常兵器の配備に対する法的禁止は依然として存在せず、対衛星兵器は米国、ソ連、中国^{[ 106 ] 、そして2019年にはインド[ 107 ]}によって実験に成功している。1979年の月条約は、すべての天体（それらの天体の周回軌道を含む）の管轄権を国際社会に委ねた。この条約は、現在有人宇宙飛行を実施している国によって批准されていない。^{[ 108 ]}

1976年、赤道直下の8カ国（エクアドル、コロンビア、ブラジル、コンゴ共和国、ザイール、ウガンダ、ケニア、インドネシア）がコロンビアのボゴタで会合を開き、「赤道直下諸国第1回会合宣言」、すなわちボゴタ宣言において、各国に対応する静止軌道区間の支配権を主張した。^{[ 109 ]}これらの主張は国際的に認められていない。^{[ 110 ]}

国際宇宙法および規制におけるますます重要な問題となっているのは、増加する宇宙ゴミの危険性である。^{[ 111 ]}

2020年以降、月探査はアルテミス協定を通じて調整されるよう努められており、特に米国主導のアルテミス計画、すなわち有人月面探査ミッションの再開に向けた法的枠組みとして位置づけられている。

地球の大気の最外層は外気圏と呼ばれます。これは、太陽放射の入射量に応じて高度が250 ～ 500 キロメートル (160 ～ 310マイル)に変化する熱圏界面から外側に広がっています。この高度を超えると、分子間の衝突は無視できるほど小さくなり、大気は惑星間空間とつながります。^{[ 130 ]}地球近傍の領域には多数の地球周回衛星が存在し、広範な研究が行われてきました。識別のため、この領域は重複する宇宙領域に分割されています。^{[ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]} 

地球近傍宇宙とは、地球低軌道から静止軌道まで広がる宇宙領域のことである。 ^{[ 131 ]}この領域には人工衛星の主要な軌道が含まれ、人類の宇宙活動の大部分が行われる場所である。この領域では、宇宙汚染、近隣の宇宙活動を脅かしている。 ^{[ 131 ]}このゴミの一部は定期的に地球の大気圏に再突入する。 ^{[ 135 ]}地球低軌道空間、つまりカルマン線から数百キロメートル上空の最初の領域は、宇宙空間の定義を満たしているものの、大気密度は衛星に抗力を^{与えるのに十分である。 [ 122 ]}

地球空間は、地球の上層大気と磁気圏を含む宇宙空間の領域です。^{[ 132 ]}ヴァン・アレン帯は地球空間内にあります。地球空間の外側の境界は磁気圏界面であり、地球の磁気圏と太陽風の間の界面を形成しています。内側の境界は電離層です。^{[ 137 ] [ 138 ]}

地球空間の変動する宇宙天気条件は、太陽と太陽風の挙動によって影響を受けます。地球空間の主題は、太陽物理学、つまり太陽と太陽系の惑星への影響の研究と密接に関連しています。^{[ 139 ]}昼側の磁気圏界面は太陽風の圧力によって圧縮され、地球の中心からの太陽直下点距離は通常、地球半径の 10 倍です。夜側では、太陽風が磁気圏を引き伸ばして磁気尾を形成し、時には地球半径の 100 ～ 200 倍以上に伸びます。^{[ 140 ] [ 141 ]}毎月約 4 日間、月が磁気尾を通過するため、月の表面は太陽風から遮蔽されます。^{[ 142 ]}

地球空間には、非常に低い密度で電気を帯びた粒子が存在し、その運動は地球の磁場によって制御されています。これらのプラズマは、太陽風によって駆動される嵐のような擾乱が地球の上層大気に電流を流す媒体を形成します。地磁気嵐は、放射線帯と電離層という地球空間の2つの領域を擾乱する可能性があります。これらの嵐は、衛星の電子機器に永久的な損傷を与え、短波無線通信やGPSの位置と時刻に干渉する高エネルギー電子のフラックスを増加させます。^{[ 143 ]}磁気嵐は、地球低軌道であっても宇宙飛行士にとって危険となる可能性があります。磁気嵐は、地磁気極を取り囲む楕円形の高緯度で見られるオーロラを生成します。^{[ 144 ]}

XGEO空間は、米国が地球高軌道の空間を指すために使用する概念であり、「X」は、約35,786 km (22,236 mi)の静止軌道(GEO) の倍数である。^{[ 133 ]}したがって、448,900 km (278,934 mi)のL2 地球-月ラグランジュ点は、約 10.67 XGEO である。^{[ 145 ]}月遷移空間は、月と地球の間の月遷移軌道の領域である。 ^{[ 146 ]}    

地球の軌道、地球の周りの月の軌道空間、および地球-月のラグランジュ点を含む、地球の外側の領域である。^{[ 134 ]}物体の重力ポテンシャルが他の物体の重力ポテンシャルに対して優勢な領域は、物体の影響圏または重力井戸であり、主にヒル球モデルで説明される。^{[ 147 ]}地球の場合、これは地球から太陽までの平均距離の約1%までの距離までのすべての空間を含む。^{[ 148 ]}つまり、 150万km (0.93百万マイル)である。地球のヒル球の外側では、その軌道空間と共軌道空間が地球の軌道に沿って広がっている。この空間には、馬蹄形リブラートや地球トロヤ群などの地球近傍天体（NEO）のグループが共存しており、一部のNEOは時折、地球の一時的な衛星や準衛星となる。^{[ 149 ]}    

深宇宙は、米国政府によって、地球から通常の低軌道よりも遠いすべての宇宙空間と定義されており、そのため月は深宇宙に分類されます。^{[ 150 ]}他の定義では、深宇宙の開始点が「月の軌道の外側にあるもの」から「太陽系自体の最遠端の外側にあるもの」まで様々です。^{[ 151 ] [ 152 ] [ 153 ]}衛星を含む無線通信を担当する国際電気通信連合は、深宇宙を「地球からの距離が200万km（120万マイル）以上」と定義しています。^{[ 154 ]}これは月の軌道距離の約5倍ですが、地球と隣接する惑星間の距離よりははるかに小さい距離でもあります。^{[ 155 ]}    

惑星間空間は、太陽の磁場によって作られた泡の内部です。^{[ 156 ]}惑星間空間は、最も外側の惑星である海王星の軌道をはるかに超えた、110～160 AU の太陽圏界面まで広がっています。^{[ 157 ]}太陽は、太陽風と呼ばれる荷電粒子の連続的な流れを放出し、数十億キロメートルにわたって非常に希薄な大気（太陽圏）を作り出しています。この風の粒子密度は 5～10 個の陽子/cm ³で、350～400 km/s (780,000～890,000 mph)の速度で移動しています。^{[ 158 ]}惑星間空間全体で、太陽の磁場は、太陽風によって作られた磁場と組み合わさって、低エネルギーの銀河宇宙線を偏向させます。偏向の距離と強さは、太陽風の活動レベルによって異なります。^{[ 159 ] [ 160 ]}  

惑星間空間はほぼ完全な真空で、地球の軌道距離における平均自由行程は約 1天文単位です。この空間は完全に空っぽではなく、電離した原子核やさまざまな素粒子を含む宇宙線がまばらに存在しています。ガス、プラズマ、塵^{[ 161 ]} 、小さな流星、マイクロ波分光法によってこれまでに発見された数十種類の有機分子があります。^{[ 162 ]}これらの物質はまとめて惑星間媒体と呼ばれます。^{[ 157 ]}惑星間塵の雲は、黄道光と呼ばれるかすかな帯として夜に見ることができます。^{[ 163 ]}

惑星間空間には太陽によって生成された磁場が存在する。^{[ 158 ]}木星、土星、水星、地球などの惑星は独自の磁場を持ち、磁気圏を形成している。これらの磁場は太陽風の影響で涙滴型に近似し、長い尾が惑星の後ろに伸びている。これらの磁場は太陽風や他の発生源からの粒子を捕捉し、ヴァン・アレン帯のような荷電粒子の帯を形成する。火星のように磁場を持たない惑星は、太陽風によって大気が徐々に侵食される。^{[ 164 ]}

星間空間は、個々の恒星から発生する恒星風によって形成される、アストロスフィアと呼ばれるプラズマの泡の外側の物理的空間です。 ^{[ 165 ]}それは、星雲や銀河内の恒星または恒星系の間の空間です。 ^{[ 166 ]}星間空間には、希薄な物質と放射線からなる星間媒体が含まれています。アストロスフィアと星間空間の境界は、アストロポーズとして知られています。太陽の場合、アストロスフィアとアストロポーズは、それぞれヘリオスフィアとヘリオポーズと呼ばれます。^{[ 167 ]}

星間物質の質量の約 70% は単独の水素原子で構成され、残りの大部分はヘリウム原子で構成されています。これは、恒星核合成によって生成された微量のより重い原子で濃縮されています。これらの原子は、恒星風によって、または惑星状星雲の形成中など、進化した星が外層を放出し始めるときに星間物質に放出されます。^{[ 168 ]}超新星の大爆発は、恒星噴出物の衝撃波を外側に伝播させ、星の中心核内で以前に形成された重元素を含め、星間物質全体にそれを分配します。^{[ 169 ]}星間物質の物質の密度はかなり変化する可能性があります。平均は 10 ⁶粒子/m ³程度ですが、^{[ 170 ]}低温の分子雲は10 ⁸～^{10 12}個/m ³を保持できます。^{[ 38 ] [ 168 ]}

星間空間には、0.1 μmほどの小さな塵粒子を形成する分子が多数存在します。^{[ 171 ]}電波天文学によって発見された分子の数は、年間約 4 種のペースで着実に増加しています。分子雲として知られる高密度物質の大きな領域では、有機多原子種の形成を含む化学反応が起こります。この化学反応の多くは衝突によって引き起こされます。高エネルギー宇宙線は、冷たく密度の高い雲を貫通し、水素とヘリウムを電離させ、例えば三水素カチオンを生成します。電離したヘリウム原子は、比較的豊富な一酸化炭素を分解して電離炭素を生成することができ、これが有機化学反応につながる可能性があります。^{[ 172 ]} 

The local interstellar medium is a region of space within 100 pc of the Sun, which is of interest both for its proximity and for its interaction with the Solar System. This volume nearly coincides with a region of space known as the Local Bubble, which is characterized by a lack of dense, cold clouds. It forms a cavity in the Orion Arm of the Milky Way Galaxy, with dense molecular clouds lying along the borders, such as those in the constellations of Ophiuchus and Taurus. The actual distance to the border of this cavity varies from 60 to 250 pc or more. This volume contains about 10⁴–10⁵ stars and the local interstellar gas counterbalances the astrospheres that surround these stars, with the volume of each sphere varying depending on the local density of the interstellar medium. The Local Bubble contains dozens of warm interstellar clouds with temperatures of up to 7,000 K and radii of 0.5–5 pc.^[173]

When stars are moving at sufficiently high peculiar velocities, their astrospheres can generate bow shocks as they collide with the interstellar medium. For decades it was assumed that the Sun had a bow shock. In 2012, data from Interstellar Boundary Explorer (IBEX) and NASA's Voyager probes showed that the Sun's bow shock does not exist. Instead, these authors argue that a subsonic bow wave defines the transition from the solar wind flow to the interstellar medium.^[174][175] A bow shock is a third boundary characteristic of an astrosphere, lying outside the termination shock and the astropause.^[175]

Intergalactic space is the physical space between galaxies. Studies of the large-scale distribution of galaxies show that the universe has a foam-like structure, with groups and clusters of galaxies lying along filaments that occupy about a tenth of the total space. The remainder forms cosmic voids that are mostly empty of galaxies. Typically, a void spans a distance of 7–30 megaparsecs.^[176]

銀河を取り囲み、銀河間に広がっているのは銀河間物質（IGM）です。この希薄なプラズマ^{[ 177 ]}は銀河のフィラメント構造に組織化されています^{[ 178 ]} 。拡散した光電離ガスには、1立方メートルあたり約1個の原子という高密度のフィラメントが含まれており^{[ 179 ]}、これは宇宙の平均密度の5～200倍です^{[ 180 ]} 。IGMは、質量比で76%が水素で、高速の銀河流出物からより質量の大きい元素が豊富に含まれた、ほとんどが原始的な組成であると推測されています^{[ 181 ] 。}

ガスがボイドから銀河間媒体に落下すると、10 ⁵  K から 10 ⁷  Kの温度まで加熱されます。 ^{[ 4 ]}この温度では、温熱銀河間媒体(WHIM)と呼ばれます。プラズマは地球の基準では非常に高温ですが、10 ⁵ K は天体物理学ではしばしば「温熱」と呼ばれます。コンピュータ シミュレーションと観測によると、宇宙の原子物質の最大半分がこの温熱​​希薄状態に存在する可能性があります。^{[ 180 ] [ 182 ] [ 183 ]}​​ ガスが WHIM のフィラメント構造から宇宙フィラメントの交差点にある銀河団に落下すると、さらに加熱され、いわゆる銀河団内媒体(ICM) で 10 ⁸ K 以上の温度に達することがあります。^{[ 184 ]} 

紀元前350年、ギリシャの哲学者アリストテレスは、自然は真空を嫌うという原理を提唱し、これは「恐怖の真空（horror vacui）」として知られるようになった。この概念は、紀元前5世紀のギリシャの哲学者パルメニデスによる存在論的議論に基づいており、彼は空間に空虚が存在する可能性を否定した。^{[ 185 ]}真空は存在し得ないというこの考えに基づき、西洋では何世紀にもわたって空間は空虚ではあり得ないという考えが広く信じられていた。^{[ 186 ]} 17世紀になっても、フランスの哲学者ルネ・デカルトは、空間全体は満たされていなければならないと主張した。^{[ 187 ]}

古代中国では、2世紀の天文学者張衡が、空間は無限であり、太陽や星を支えるメカニズムをはるかに超えて広がっていると確信するようになった。現存する宣葉学派の書物には、天は無限であり、「空虚で実体がない」と記されている。同様に、「太陽、月、そして星々は空虚な空間に浮かび、動いたり静止したりしている」。^{[ 188 ]}

イタリアの科学者ガリレオ・ガリレイは、空気には質量があり、重力の影響を受けることを知っていました。1640年、彼は確立された力が真空の形成に抵抗することを実証しました。部分的な真空を作り出す装置を考案したのは、彼の弟子であるエヴァンジェリスタ・トリチェリで、1643年のことでした。この実験は最初の水銀気圧計を生み出し、ヨーロッパで科学的なセンセーションを巻き起こしました。トリチェリは、空気には重さがあるため、気圧は高度とともに低下するはずだと提唱しました。^{[ 189 ]}フランスの数学者ブレーズ・パスカルはこの仮説を検証する実験を提案しました。^{[ 190 ]} 1648年、彼の義理の兄弟であるフロラン・ペリエは、フランス中部のピュイ・ド・ドーム山でこの実験を繰り返し、気圧柱が3インチ短くなることを発見しました。この気圧の低下は、半分まで空気を入れた風船を山に運び、徐々に膨張し、下降時に収縮する様子を観察することによってさらに実証されました。^{[ 191 ]}

1650年、ドイツの科学者オットー・フォン・ゲーリケは最初の真空ポンプを製作した。この装置は、真空恐怖の原理をさらに否定するものであった。彼は、地球の大気が惑星を殻のように取り囲み、高度とともに密度が徐々に低下していることを正しく指摘した。そして、地球と月の間には真空が存在するに違いないと結論づけた。^{[ 192 ]}

15 世紀、ドイツの神学者ニコラウス・クザーヌスは、宇宙には中心も円周もないと推測した。彼は、宇宙は無限ではないが、それを包含できる境界がないため、有限であるとは言えないと信じていた。^{[ 193 ]}これらの考えは、16 世紀のイタリアの哲学者ジョルダーノ・ブルーノによる空間の無限次元についての推測につながった。彼はコペルニクスの地動説を、天体の運動に抵抗しないエーテルと呼ばれる物質で満たされた無限の宇宙の概念に拡張した。 ^{[ 194 ]}イギリスの哲学者ウィリアム・ギルバートは同様の結論に達し、星が私たちに見えるのは、薄いエーテルまたは空虚に囲まれているからにすぎないと主張した。^{[ 195 ]}このエーテルの概念は、アリストテレスを含む古代ギリシャの哲学者に由来し、彼らはそれを天体が運動する媒体として考えていた。^{[ 196 ]}

光を伝えるエーテルで満たされた宇宙という概念は、20世紀初頭まで一部の科学者の間で支持されていました。この形態のエーテルは、光が伝播できる媒体であると考えられていました。^{[ 197 ]} 1887年、マイケルソン・モーリー実験は、惑星の運動方向に応じて光速が変化するのを調べることで、この媒体を通る地球の運動を検出しようとしました。結果はゼロで、この概念に何か問題があることを示していました。光を伝えるエーテルという考えはその後放棄されました。それは、真空中の光速は観測者の運動や基準系に依存しない一定の定数であると主張するアルベルト・アインシュタインの特殊相対性理論に取って代わられました。^{[ 198 ] [ 199 ]}

無限宇宙の概念を支持した最初のプロの天文学者は、1576 年のイギリス人のトーマス・ディッグスでした。 ^{[ 200 ]}しかし、宇宙の規模は、 1838 年にドイツの天文学者フリードリヒ・ベッセルが近くの星までの距離を初めて測定するまで不明のままでした。彼は、星系61 Cygniの視差がわずか 0.31秒角(現代の値 0.287″ と比較) であることを示しました。これは 10光年以上の距離に相当します。^{[ 201 ]} 1917 年に、ヘーバー・カーティスは、渦巻星雲の新星は平均して銀河新星よりも 10 等級暗いことを指摘し、前者が 100 倍遠くにあることを示唆しました。^{[ 202 ]}アンドロメダ銀河までの距離は、1923 年にアメリカの天文学者エドウィン・ハッブルが、ヘンリエッタ・リービットが発見した新しい技術である同銀河のケフェイド変光星の明るさを測定することによって決定した。^{[ 203 ]}これにより、アンドロメダ銀河、ひいてはすべての銀河が天の川銀河のはるか外側にあることが確立された。^{[ 204 ]}ハッブルはこの値に基づいてハッブル定数を定式化し、宇宙の年齢と観測可能な宇宙の大きさを初めて計算できるようにした。計算は20億年と2億8000万光年から始まった。より良い測定によって精度はますます向上し、2006 年にハッブル宇宙望遠鏡のデータによって宇宙の年齢と観測可能な宇宙の大きさを非常に正確に計算できるようになった。^{[ 205 ]} 

現代の宇宙の概念は、1931年にベルギーの物理学者ジョルジュ・ルメートルによって初めて提唱された「ビッグバン」宇宙論に基づいている。^{[ 206 ]}この理論では、宇宙は極めて高いエネルギー密度の状態から始まり、その後継続的に膨張してきたとされている。^{[ 207 ]}

宇宙空間の温度に関する最も初期の推定は、1896年にスイスの物理学者シャルル・E・ギヨームによって行われた。彼は背景の星からの推定放射を用いて、宇宙空間は5～6  Kの温度に加熱されているに違いないと結論付けた。イギリスの物理学者アーサー・エディントンは、  1926年に同様の計算を行い、3.18 Kの温度を導き出した。ドイツの物理学者エーリッヒ・レーゲナーは、 1933年に宇宙線の総測定エネルギーを用いて、銀河間温度を2.8 Kと推定した。 ^{[ 208 ]}アメリカの物理学者ラルフ・アルファーとロバート・ハーマンは、当時新しかったビッグバン理論に続く背景エネルギーの漸減に基づいて、1948年に宇宙空間の温度を5 Kと予測した。^{[ 208 ]}  

人類の歴史の大半において、宇宙は地球表面からの観測によって探査されてきた。最初は肉眼で、次に望遠鏡で。信頼できるロケット技術が開発される以前は、人類が宇宙に最も近づいたのは気球飛行であった。1935年、アメリカのエクスプローラーII号有人気球飛行は高度22km（14マイル）に達した。[ 210 ]^{これは1942}年にドイツのA-4ロケットの3回目の打ち上げで高度約80km （50マイル）に達したことで大幅に上回られた。1957年には、ロシアのR-7ロケットによって無人衛星スプートニク1号が打ち上げられ、高度215～939キロメートル（134～583マイル）の地球周回軌道に到達した。^{[ 211 ]}これに続いて、1961年にユーリ・ガガーリンがボストーク1号で軌道に打ち上げられ、初の有人宇宙飛行が行われた。地球低軌道から脱出した最初の人間は、 1968年にアメリカのアポロ8号に搭乗したフランク・ボーマン、ジム・ラヴェル、ウィリアム・アンダースで、月周回軌道に到達し^{[ 212 ]} 、地球から最大377,349 km (234,474 mi)の距離に達した。 ^{[ 213 ]}       

脱出速度に達した最初の宇宙船は、1959年に月をフライバイしたソ連のルナ1号でした。 ^{[ 214 ]} 1961年、ベネラ1号は最初の惑星探査機となりました。太陽風の存在を明らかにし、金星を初めてフライバイしましたが、金星に到達する前に通信が途絶えました。最初の成功した惑星探査ミッションは、1962年のマリナー2号による金星フライバイでした。^{[ 215 ]}火星を初めてフライバイしたのは、 1964年のマリナー4号でした。それ以来、無人宇宙船は太陽系の各惑星、その衛星、および多くの小惑星や彗星を調査することに成功しました。それらは、宇宙探査と地球の観測のための基本的なツールであり続けています。^{[ 216 ]} 2012年8月、ボイジャー1号は太陽系を離れて星間空間に入った最初の人工物となりました。^{[ 217 ]}

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