อวกาศภายนอกหรือเรียกง่ายๆ ว่าอวกาศคือพื้นที่กว้างใหญ่ที่อยู่นอกเหนือชั้นบรรยากาศของโลกและระหว่างวัตถุท้องฟ้า [ ^{1 ] อวกาศ} ภายนอกมี ความหนาแน่นของอนุภาคต่ำมากประกอบเป็นสุญญากาศเกือบสมบูรณ์แบบ^{[ 2 ]}ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยพลาสมาไฮโดรเจนและฮีเลียม แทรกซึมด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารังสีคอสมิกนิวตริโนสนามแม่เหล็กและฝุ่นอุณหภูมิพื้นฐานของอวกาศภายนอก ซึ่งกำหนดโดยรังสีพื้นหลังจากบิ๊กแบงคือ 2.7 เคลวิน (−270 °C; −455 °F) ^{[ 3 ]}

พลาสมาระหว่างกาแล็กซีเชื่อกันว่าคิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของสสารแบริโอนิก (สสารธรรมดา)ในจักรวาล โดยมีความหนาแน่นของจำนวนน้อยกว่าหนึ่งอะตอมไฮโดรเจนต่อลูกบาศก์เมตร และมีอุณหภูมิจล น์ หลายล้านเคลวิน [ ^{4 ] ความ}เข้มข้นของสสารในท้องถิ่นได้ควบแน่นกลายเป็นดาวฤกษ์และกาแล็กซีอวกาศระหว่างกาแล็กซีครอบครองปริมาตรส่วนใหญ่ของจักรวาลแต่แม้แต่กาแล็กซีและระบบดาวฤกษ์ ก็ประกอบด้วยพื้นที่ว่างเปล่าเกือบทั้งหมด มวล-พลังงานที่เหลือส่วนใหญ่ในจักรวาลที่สังเกตได้นั้นประกอบด้วยรูปแบบที่ไม่รู้จัก ซึ่งเรียกว่าสสารมืดและพลังงานมืด^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

อวกาศไม่ได้เริ่มต้นที่ระดับความสูงที่แน่นอนเหนือพื้นผิวโลกเส้นคาร์มัน (Kármán line ⁾ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 100 กม. (62 ไมล์) เหนือระดับน้ำทะเล [ ^{8 ] [ 9 ]}ถูกใช้เป็นจุดเริ่มต้นของอวกาศตามธรรมเนียมในสนธิสัญญาอวกาศและการบันทึกข้อมูลด้านการบินและอวกาศ บางครั้งบางส่วนของชั้นสตราโตสเฟียร์ ตอนบน และชั้นมีโซสเฟียร์ก็ถูกเรียกว่า " อวกาศใกล้โลก " กรอบกฎหมายอวกาศ ระหว่างประเทศ ได้รับการจัดตั้งขึ้นโดยสนธิสัญญาอวกาศซึ่งมีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 10 ตุลาคม พ.ศ. 2510 สนธิสัญญานี้ห้ามการอ้างสิทธิ์ในอธิปไตยของชาติ ใด ๆ และอนุญาตให้ทุกรัฐสำรวจอวกาศ ได้อย่างอิสระ แม้ว่าจะมีการร่างมติของสหประชาชาติเพื่อการใช้ประโยชน์จากอวกาศอย่างสันติ แต่ก็ มีการทดสอบอาวุธต่อต้านดาวเทียม ในวงโคจร ของ โลก

แนวคิดที่ว่าช่องว่างระหว่างโลกและดวงจันทร์ต้องเป็นสุญญากาศนั้นถูกเสนอขึ้นครั้งแรกในศตวรรษที่ 17 หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าความดันอากาศลดลงตามระดับความสูง ขนาดอันมหาศาลของอวกาศภายนอกนั้นถูกเข้าใจอย่างถ่องแท้ในศตวรรษที่ 20 เมื่อมีการวัดระยะทางไปยังกาแล็กซีแอนโดรเมดา เป็นครั้งแรก มนุษย์เริ่มสำรวจอวกาศในเชิงกายภาพในช่วงปลายศตวรรษเดียวกันนั้น ด้วยการเกิดขึ้นของ การบินบอลลูนระดับสูงตามมาด้วยการบินจรวด ที่มีมนุษย์ควบคุม และจากนั้นก็เป็นการโคจรรอบโลกโดยมีมนุษย์ควบคุม ซึ่งยูริ กาการินแห่งสหภาพโซเวียต เป็นผู้ทำได้เป็นครั้งแรก ในปี 1961 ต้นทุนทางเศรษฐกิจของการส่งวัตถุ รวมถึงมนุษย์ ขึ้นไปในอวกาศนั้นสูงมาก ทำให้การบินอวกาศ ของมนุษย์จำกัด อยู่เพียงวงโคจรต่ำของโลกและดวงจันทร์ในทางกลับกันยานอวกาศไร้คนขับได้ เดินทางไปถึง ดาวเคราะห์ที่รู้จักทั้งหมดในระบบสุริยะแล้ว อวกาศภายนอกเป็นสภาพแวดล้อมที่ท้าทายสำหรับการสำรวจของมนุษย์เนื่องจากอันตรายจากสุญญากาศและรังสีสภาวะ ไร้แรง โน้มถ่วงส่งผลเสียต่อสรีรวิทยา ของมนุษย์ ทำให้เกิดทั้งกล้ามเนื้อลีบและกระดูกพรุน

การใช้คำว่าspaceในความหมายย่อว่า "ภูมิภาคที่อยู่นอกท้องฟ้าของโลก" มีมาก่อนการใช้คำว่า "อวกาศภายนอก" ในความหมายเต็ม โดยการใช้ความหมายนี้ครั้งแรกที่บันทึกไว้คือในบทกวีมหากาพย์ของจอห์น มิลตันชื่อParadise Lostซึ่งตีพิมพ์ในปี 1667 ^{[ 10 ] [ 11 ]}

คำว่า"อวกาศภายนอก"ปรากฏอยู่ในบทกวีจากปี 1842 โดยกวีชาวอังกฤษ เลดี้เอ็มเมลีน สจ๊วต-เวิร์ตลีย์ชื่อ "The Maiden of Moscow" ^{[ 12 ]}แต่ในทางดาราศาสตร์ คำว่า " อวกาศภายนอก " ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในปี 1845 โดยอเล็กซานเดอร์ ฟอน ฮุมโบลต์ [ ^{13 ] ใน}ที่สุดคำนี้ก็ได้รับความนิยมผ่านงานเขียนของเอช. จี. เวลส์หลังจากปี 1901 ^{[ 14 ]}ธีโอดอร์ ฟอน คาร์มัน ใช้คำว่า " อวกาศอิสระ"เพื่อเรียกพื้นที่ระดับความสูงเหนือโลกที่ยานอวกาศไปถึงสภาวะที่ปราศจากแรงต้านของบรรยากาศอย่างเพียงพอ โดยแยกความแตกต่างจากน่านฟ้าซึ่งหมายถึงพื้นที่ทางกฎหมายเหนือดินแดนที่ปราศจากอำนาจอธิปไตยของประเทศต่างๆ คำจำกัดความของขอบเขตสู่อวกาศภายนอกนี้จึงกลายเป็นที่รู้จักในชื่อเส้นคาร์มัน^{[ 15 ]}

" Spaceborne " หมายถึงการอยู่ในอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากถูกขนส่งโดยยานอวกาศ[ ^{16 ] [ 17 ] ใน}ทำนองเดียวกัน " space-based " หมายถึงตั้งอยู่ในอวกาศหรือบนดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์^{[ 18 ]}

ขนาดของจักรวาลทั้งหมดนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด และอาจมีขอบเขตที่ไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 19 ]}ตามทฤษฎีบิ๊กแบง จักรวาลในช่วงแรกเริ่มนั้นอยู่ในสภาวะที่ร้อนและหนาแน่นอย่างมากเมื่อประมาณ13.8 พันล้านปีก่อน^{[ 20 ]}ซึ่งขยายตัวอย่าง รวดเร็ว ประมาณ 380,000 ปีต่อมา จักรวาลก็เย็นลงมากพอที่จะทำให้โปรตอนและอิเล็กตรอนรวมตัวกันและก่อตัวเป็นไฮโดรเจน ซึ่งเรียกว่ายุคการรวมตัวใหม่เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น สสารและพลังงานก็แยกออกจากกัน ทำให้โฟตอนสามารถเดินทางได้อย่างอิสระผ่านอวกาศที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง^{[ 21 ]}สสารที่เหลืออยู่หลังจากการขยายตัวครั้งแรกได้เกิดการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเพื่อสร้างดาวฤกษ์ กาแล็กซี และวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ ทิ้งไว้ซึ่งสุญญากาศ ลึก ที่ก่อตัวเป็นสิ่งที่เรียกว่าอวกาศภายนอกในปัจจุบัน^{[ 22 ]}เนื่องจากแสงมีความเร็วที่จำกัด ทฤษฎีนี้จึงจำกัดขนาดของจักรวาลที่สามารถสังเกตได้โดยตรง^{[ 21 ]}

รูปร่างของเอกภพในปัจจุบันได้รับการกำหนดจากการวัดพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลโดยใช้ดาวเทียมเช่นWilkinson Microwave Anisotropy Probeการสังเกตเหล่านี้บ่งชี้ว่าเรขาคณิตเชิงพื้นที่ของเอกภพที่สังเกตได้นั้น " แบนราบ " หมายความว่าโฟตอนที่อยู่บนเส้นทางขนาน ณ จุดหนึ่งจะยังคงขนานกันเมื่อเดินทางผ่านอวกาศไปจนถึงขอบเขตของเอกภพที่สังเกตได้ ยกเว้นแรงโน้มถ่วงเฉพาะที่^{[ 23 ]}เอกภพที่แบนราบ เมื่อรวมกับความหนาแน่นมวลที่วัดได้ของเอกภพและการขยายตัวแบบเร่งของเอกภพ บ่งชี้ว่าอวกาศมี พลังงานสุญญากาศที่ไม่เป็นศูนย์ซึ่งเรียกว่าพลังงานมืด^{[ 24 ]}

จากการประมาณการพบ ว่าความหนาแน่นของพลังงานเฉลี่ยของเอกภพในปัจจุบันเทียบเท่ากับโปรตอน 5.9 ตัวต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งรวมถึงพลังงานมืด สสารมืด และสสารแบริโอนิก (สสารธรรมดาที่ประกอบด้วยอะตอม) อะตอมคิดเป็นเพียง 4.6% ของความหนาแน่นของพลังงานทั้งหมด หรือความหนาแน่นของโปรตอนหนึ่งตัวต่อลูกบาศก์เมตรสี่ลูก^{[ 25 ]}ความหนาแน่นของเอกภพนั้นไม่สม่ำเสมออย่างชัดเจน โดยมีตั้งแต่ความหนาแน่นค่อนข้างสูงในกาแล็กซี ซึ่งรวมถึงความหนาแน่นสูงมากในโครงสร้างภายในกาแล็กซี เช่น ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ และหลุมดำไปจนถึงสภาวะในช่องว่าง อันกว้างใหญ่ ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่ามาก อย่างน้อยก็ในแง่ของสสารที่มองเห็นได้^{[ 26 ]}ต่างจากสสารและสสารมืด พลังงานมืดดูเหมือนจะไม่กระจุกตัวอยู่ในกาแล็กซี แม้ว่าพลังงานมืดอาจคิดเป็นมวล-พลังงานส่วนใหญ่ในเอกภพ แต่ภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก อิทธิพลของพลังงานมืดนั้นน้อยกว่าอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจากสสารและสสารมืด ถึง 5 อันดับ^{[ 27 ]}

อวกาศภายนอกเป็นสภาวะที่ใกล้เคียงที่สุดกับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ เท่าที่ทราบ โดยแทบไม่มีแรงเสียดทานทำให้ดาวฤกษ์ดาวเคราะห์และดวงจันทร์สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตามวงโคจร สุญญากาศอันลึกของอวกาศระหว่างกาแล็กซีไม่ได้ปราศจากสสาร เนื่องจากมี อะตอมไฮโดรเจนอยู่ไม่กี่ อะตอม ต่อลูกบาศก์เมตร^{[ 29 ]}เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว อากาศที่มนุษย์หายใจมีโมเลกุลประมาณ 10 ²⁵โมเลกุลต่อลูกบาศก์เมตร^{[ 30 ] [ 31 ]}ความหนาแน่นของสสารต่ำในอวกาศภายนอกหมายความว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ไกลโดยไม่กระจัดกระจายระยะทางเฉลี่ยที่โฟตอนเดินทางได้ในอวกาศระหว่างกาแล็กซีอยู่ที่ประมาณ 10 ²³  กิโลเมตร หรือ 10 พันล้านปีแสง [ ^{32 ] ถึง}กระนั้นการดูดกลืนและการกระจัดกระจายของโฟตอนโดยฝุ่นและก๊าซก็เป็นปัจจัยสำคัญในดาราศาสตร์ กาแล็กซีและระหว่าง กาแล็กซี^{[ 33 ]}

ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์รักษาชั้นบรรยากาศ ไว้ได้ ด้วยแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง ชั้นบรรยากาศไม่มีขอบเขตบนที่ชัดเจน ความหนาแน่นของก๊าซในชั้นบรรยากาศจะค่อยๆ ลดลงตามระยะทางจากวัตถุจนกระทั่งไม่สามารถแยกแยะได้จากอวกาศ^{[ 34 ]}ความดันบรรยากาศของโลกจะลดลงเหลือประมาณ0.032 Paที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) ^{[ 35 ]}เมื่อเทียบกับ 100,000 Pa ตาม คำจำกัดความของ ความดันมาตรฐานของสหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) เหนือระดับความสูงนี้ ความดันของก๊าซไอโซ โทรปิกจะลดลงอย่างรวดเร็วจนไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับความดันรังสีจากดวงอาทิตย์และความดันไดนามิกของลมสุริยะชั้นเทอร์โมสเฟียร์ในช่วงนี้มีการเปลี่ยนแปลงของความดัน อุณหภูมิ และองค์ประกอบอย่างมาก และแปรผันอย่างมากเนื่องจาก สภาพ อากาศในอวกาศ^{[ 36 ]}

อุณหภูมิของอวกาศภายนอกวัดจาก กิจกรรม จลน์ของก๊าซ^{[ 37 ]}เช่นเดียวกับบนโลก รังสีของอวกาศภายนอกมีอุณหภูมิที่แตกต่างจากอุณหภูมิจลน์ของก๊าซ ซึ่งหมายความว่าก๊าซและรังสีไม่ได้อยู่ในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์^{[ 38 ] [ 39 ]}เอกภพที่สังเกตได้ทั้งหมดเต็มไปด้วยโฟตอนที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงบิ๊กแบง ซึ่งเรียกว่ารังสีพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล (CMB) (มีแนวโน้มว่า จะมี นิวตริโนจำนวน มาก ที่เรียกว่า พื้นหลังนิวตริ โนของจักรวาล^{[ 40 ]} ) อุณหภูมิของรังสีพื้นหลังในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 2.7 K (−270 °C; −455 °F) ^{[ 41 ]}อุณหภูมิของก๊าซในอวกาศภายนอกอาจแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิในเนบิวลาบูมเมอแรงคือ 1 K (−272 °C; −458 °F) ^{[ 42 ]}ในขณะที่โคโรนาของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงถึง 1,200,000–2,600,000 K (2,200,000–4,700,000 °F) ^{[ 43 ]}

มีการตรวจพบสนามแม่เหล็กในอวกาศรอบวัตถุทางดาราศาสตร์หลายประเภท การก่อตัวของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีเกลียวสามารถสร้างไดนาโม ขนาดเล็ก ทำให้เกิดความแรงของสนามแม่เหล็กปั่นป่วนประมาณ 5–10 μG ปรากฏการณ์เดวิส-กรีนสไตน์ทำให้อนุภาคฝุ่นที่ มีรูปร่างยาว เรียงตัวตามสนามแม่เหล็กของกาแล็กซี ส่งผลให้เกิด โพลาไรเซ ชัน เชิงแสงที่อ่อนแอ สิ่งนี้ถูกนำมาใช้เพื่อแสดงสนามแม่เหล็กที่เป็นระเบียบซึ่งมีอยู่ในกาแล็กซีใกล้เคียงหลายแห่ง กระบวนการ แม่เหล็กไฮโดรไดนามิกในกาแล็กซีรูปวงรีที่กำลังทำงานอยู่ ทำให้เกิด เจ็ตและกลีบคลื่นวิทยุที่เป็นลักษณะ เฉพาะ แหล่งกำเนิด คลื่นวิทยุที่ไม่ใช่ความร้อนได้รับการตรวจพบแม้ใน แหล่งกำเนิด ที่มีค่า z สูง ที่อยู่ไกลที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสนามแม่เหล็ก^{[ 44 ]}

นอกชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กที่ปกป้องอยู่ อนุภาคย่อยอะตอมที่ มีพลังงาน สูงที่เรียกว่ารังสีคอสมิกแทบจะไม่มีอุปสรรคใดๆ ต่อการเดินทางผ่านอวกาศอนุภาคเหล่านี้มีพลังงานตั้งแต่ประมาณ 10⁶ ^eV  ไปจนถึงรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษที่^10²⁰  eV ^{[ 45 ]}ฟลักซ์สูงสุดของรังสีคอสมิกเกิดขึ้นที่พลังงานประมาณ 10⁹ ^eV  โดยมีโปรตอนประมาณ 87% นิวเคลียสฮีเลียม 12% และนิวเคลียสที่หนักกว่า 1% ในช่วงพลังงานสูง ฟลักซ์ของอิเล็กตรอนมีเพียงประมาณ 1% ของโปรตอน^{[ 46 ]}รังสีคอสมิกสามารถสร้างความเสียหายให้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพของนักเดินทางในอวกาศ^{[ 47 ]}

กลิ่นที่หลงเหลือจากวงโคจรต่ำของโลก เมื่อกลับจากการปฏิบัติภารกิจนอกยานอวกาศจะมีกลิ่นไหม้คล้ายโลหะ คล้ายกับกลิ่นควันจากการเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าซึ่งเป็นผลมาจากออกซิเจนในวงโคจรต่ำของโลกที่เกาะติดกับชุดและอุปกรณ์^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}บริเวณอื่นๆ ของอวกาศอาจมีกลิ่นที่แตกต่างกันมาก เช่น กลิ่นของแอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ ในเมฆโมเลกุล^{[ 51 ]}

ความยั่งยืนในอวกาศมีเป้าหมายเพื่อรักษาความปลอดภัยและสุขภาพของสภาพแวดล้อมในอวกาศ [ ^{52 ]}รวมถึงสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์^{[ 53 ]}เช่นเดียวกับ โครงการริเริ่ม ด้านความยั่งยืนบนโลก ความยั่งยืนในอวกาศมุ่งที่จะใช้สภาพแวดล้อมในอวกาศเพื่อตอบสนองความต้องการในปัจจุบันของสังคมโดยไม่กระทบต่อความต้องการของคนรุ่นอนาคต^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] โดย}ปกติจะเน้นที่อวกาศที่ใกล้โลกที่สุด คือวงโคจรต่ำของโลก (LEO) เนื่องจากสภาพแวดล้อมนี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ใช้มากที่สุดและมีความเกี่ยวข้องกับมนุษย์มากที่สุด^{[ 57 ]}นอกจากนี้ยังพิจารณาวงโคจรคงที่ของโลก (GEO) เนื่องจากวงโคจรนี้เป็นอีกทางเลือกยอดนิยมสำหรับการออกแบบภารกิจโคจรรอบโลก^{[ 58 ]}

แม้จะมีสภาพแวดล้อมที่รุนแรง แต่ก็พบสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่สามารถทนต่อสภาวะอวกาศที่รุนแรงได้เป็นเวลานาน สายพันธุ์ไลเคนที่ขนส่งบน สถานี BIOPAN ของ ESA สามารถอยู่รอดได้แม้จะสัมผัสกับสภาพแวดล้อมดังกล่าวเป็นเวลา 10 วันในปี 2550 ^{[ 59 ]}เมล็ดของArabidopsis thalianaและNicotiana tabacumงอกได้หลังจากสัมผัสกับสภาพแวดล้อมในอวกาศเป็นเวลา 1.5 ปี^{[ 60 ]}สายพันธุ์ของBacillus subtilisสามารถอยู่รอดได้ 559 วันเมื่อสัมผัสกับวงโคจรต่ำของโลกหรือสภาพแวดล้อมจำลองของดาวอังคาร^{[ 61 ]}

สมมติฐานลิโทแพนสเปอร์เมียชี้ให้เห็นว่าหินที่ถูกขับออกไปในอวกาศจากดาวเคราะห์ที่มีสิ่งมีชีวิตอาจนำพาสิ่งมีชีวิตไปยังโลกที่มีสิ่งมีชีวิตอื่นได้สำเร็จ การคาดการณ์คือสถานการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะ โดยอาจ มีการแลกเปลี่ยนหินที่มี จุลินทรีย์ระหว่างดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร^{[ 62 ]}เนื่องจากแบคทีเรียสามารถอยู่รอดได้นานหลายล้านปี จึงเป็นไปได้ในทางทฤษฎีอย่างน้อยที่สุดที่แพนสเปอร์เมียในระดับกาแล็กซีจะเกิดขึ้นได้^{[ 63 ]}

การขาดความดันในอวกาศเป็นลักษณะอันตรายที่สุดของอวกาศต่อมนุษย์ ความดันจะลดลงเหนือพื้นโลก จนถึงระดับที่ความสูงประมาณ 19.14 กม. (11.89 ไมล์) ซึ่งตรงกับความดันไอของน้ำที่อุณหภูมิร่างกายมนุษย์ระดับความดันนี้เรียกว่าเส้นอาร์มสตรองตั้งชื่อตามแพทย์ชาวอเมริกันแฮร์รี จี . อาร์มสตรอง ^{[ 64 ]}ที่ระดับความดันเท่ากับหรือสูงกว่าเส้นอาร์มสตรอง ของเหลวในลำคอและปอดจะเดือดระเหยไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ของเหลวในร่างกายที่สัมผัสกับอากาศ เช่น น้ำลาย น้ำตา และของเหลวในปอดจะเดือดระเหยไป ดังนั้น ที่ระดับความสูงนี้ การอยู่รอดของมนุษย์จึงต้องใช้ชุดความดันหรือแคปซูลความดัน^{[ 65 ]}

ในอวกาศ การที่มนุษย์ที่ไม่มีการป้องกันสัมผัสกับความดัน ต่ำมากอย่างกะทันหัน เช่น ในระหว่างการลดความดันอย่างรวดเร็ว อาจทำให้เกิดภาวะบาดเจ็บจากความดันในปอด ซึ่งก็คือการแตกของปอดเนื่องจากความแตกต่างของความดันระหว่างภายในและภายนอกทรวงอกมีมาก^{[ 66 ]}แม้ว่าทางเดินหายใจของผู้ป่วยจะเปิดเต็มที่ แต่การไหลของอากาศผ่านหลอดลมอาจช้าเกินไปจนไม่สามารถป้องกันการแตกได้^{[ 67 ]}การลดความดันอย่างรวดเร็วอาจทำให้แก้วหูและโพรงจมูกแตก ฟกช้ำและมีเลือดซึมในเนื้อเยื่ออ่อน และภาวะช็อกอาจทำให้การบริโภคออกซิเจนเพิ่มขึ้นจนนำไปสู่ภาวะขาดออกซิเจน^{[ 68 ]}

ผลจากการลดความดันอย่างรวดเร็ว ออกซิเจนที่ละลายในเลือดจะไหลเข้าสู่ปอดเพื่อพยายามปรับสมดุล ความแตก ต่างของความดันย่อยเมื่อเลือดที่ขาดออกซิเจนไปถึงสมอง มนุษย์จะหมดสติหลังจากนั้นไม่กี่วินาทีและเสียชีวิตจากภาวะขาดออกซิเจนภายในไม่กี่นาที^{[ 69 ]}เลือดและของเหลวในร่างกายอื่นๆ จะเดือดเมื่อความดันลดลงต่ำกว่า 6.3 กิโลปาสคาล (1 psi) และสภาวะนี้เรียกว่าภาวะเดือดพล่าน^{[ 70 ]}ไอน้ำอาจทำให้ร่างกายบวมเป็นสองเท่าของขนาดปกติและทำให้การไหลเวียนช้าลง แต่เนื้อเยื่อมีความยืดหยุ่นและมีรูพรุนมากพอที่จะป้องกันการแตก ภาวะเดือดพล่านจะช้าลงเนื่องจากการกักเก็บความดันของหลอดเลือด ดังนั้นเลือดบางส่วนจึงยังคงเป็นของเหลว^{[ 71 ] [ 72 ]}

อาการบวมและภาวะน้ำคั่งในร่างกายสามารถลดลงได้ด้วยการกักเก็บไว้ในชุดแรงดันชุดป้องกันความสูงสำหรับลูกเรือ (CAPS) ซึ่งเป็นชุดรัดรูปที่ออกแบบมาสำหรับนักบินอวกาศในช่วงทศวรรษ 1960 สามารถป้องกันภาวะน้ำคั่งในร่างกายได้ที่แรงดันต่ำถึง 2 กิโลปาสคาล (0.3 psi) ^{[ 73 ]}จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนเสริมที่ระดับความสูง 8 กม. (5 ไมล์) เพื่อให้มีออกซิเจนเพียงพอสำหรับการหายใจและป้องกันการสูญเสียน้ำ ในขณะที่เหนือระดับความสูง 20 กม. (12 ไมล์) ชุดแรงดันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันภาวะน้ำคั่ง ในร่างกาย ^{[ 74 ]}ชุดอวกาศส่วนใหญ่ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ประมาณ 30–39 กิโลปาสคาล (4–6 psi) ซึ่งใกล้เคียงกับแรงดันย่อยของออกซิเจนที่พื้นผิวโลก แรงดันนี้สูงพอที่จะป้องกันภาวะน้ำคั่งในร่างกายได้ แต่การระเหยของไนโตรเจนที่ละลายในเลือดอาจทำให้เกิดโรคจากการลดความดันและภาวะอุดตันของก๊าซ ได้ หากไม่ได้รับการจัดการ^{[ 75 ]}

มนุษย์วิวัฒนาการมาเพื่อดำรงชีวิตภายใต้แรงโน้มถ่วง ของโลก และการสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ ในช่วงแรก นักบินอวกาศมากกว่า 50% จะประสบกับอาการเมารถในอวกาศซึ่งอาจทำให้เกิดอาการคลื่นไส้และอาเจียน เวียนศีรษะปวดศีรษะอ่อนเพลียและรู้สึกไม่สบายตัวโดยรวม ระยะเวลาของอาการเมารถในอวกาศแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปจะกินเวลา 1-3 วัน หลังจากนั้นร่างกายจะปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ การสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลานานส่งผลให้กล้ามเนื้อลีบและโครงกระดูกเสื่อมสภาพ หรือเกิดภาวะกระดูกพรุนจากการบินอวกาศผลกระทบเหล่านี้สามารถลดลงได้ด้วยการออกกำลังกาย^{[ 76 ]}ผลกระทบอื่นๆ ได้แก่ การกระจายตัวของของเหลวในร่างกาย การทำงานของระบบหัวใจ และหลอดเลือดช้า ลง การผลิตเม็ดเลือดแดง ลดลง ความผิดปกติของการทรงตัว และระบบภูมิคุ้มกัน อ่อนแอ ลง อาการที่น้อยกว่า ได้แก่ การสูญเสียมวลร่างกาย คัดจมูก นอนไม่หลับ และหน้าบวม^{[ 77 ]}

ระหว่างการเดินทางในอวกาศเป็นเวลานาน รังสีอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพอย่างเฉียบพลัน การสัมผัสกับ รังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงและก่อให้เกิด ไอออน อาจส่งผลให้เกิดอาการอ่อนเพลีย คลื่นไส้ อาเจียน รวมถึงความเสียหายต่อระบบภูมิคุ้มกันและการเปลี่ยนแปลง จำนวน เม็ดเลือดขาวในระยะยาว อาการต่างๆ อาจรวมถึงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคมะเร็ง ตลอดจนความเสียหายต่อดวงตาระบบประสาทปอด และ ระบบ ทางเดินอาหาร^{[ 78 ]}ในภารกิจไป-กลับดาวอังคารที่กินเวลาสามปี เซลล์จำนวนมากในร่างกายของนักบินอวกาศจะผ่านและอาจได้รับความเสียหายจากนิวเคลียสที่มีพลังงานสูง^{[ 79 ]}พลังงานของอนุภาคดังกล่าวจะลดลงอย่างมากด้วยเกราะป้องกันที่ผนังของยานอวกาศ และสามารถลดลงได้อีกโดยภาชนะบรรจุน้ำและสิ่งกีดขวางอื่นๆ ผลกระทบของรังสีคอสมิกต่อเกราะป้องกันจะทำให้เกิดรังสีเพิ่มเติมที่อาจส่งผลกระทบต่อลูกเรือ จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อประเมินอันตรายจากรังสีและกำหนดมาตรการรับมือที่เหมาะสม^{[ 80 ]}

การเปลี่ยนผ่านระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศภายนอกนั้นขาดขอบเขตทางกายภาพที่ชัดเจน โดยความดันอากาศจะลดลงอย่างต่อเนื่องตามระดับความสูงจนกระทั่งผสมกับลมสุริยะมีการเสนอคำจำกัดความต่างๆ สำหรับขอบเขตในทางปฏิบัติ โดยมีช่วงตั้งแต่ 30 กม. (19 ไมล์) ไปจนถึง 1,600,000 กม. (990,000 ไมล์) ^{[ 15 ]}ในปี 2552 มีการวัดทิศทางและความเร็วของไอออนในชั้นบรรยากาศจากจรวดสำรวจระดับความสูง 118 กม. (73.3 ไมล์) เหนือพื้นโลกเป็นจุดกึ่งกลางสำหรับอนุภาคประจุที่เปลี่ยนผ่านจากลมเบาๆ ของชั้นบรรยากาศของโลกไปสู่กระแสที่รุนแรงกว่าในอวกาศภายนอก ซึ่งกระแสหลังนี้สามารถมีความเร็วได้มากกว่า 268 ม./วินาที (880 ฟุต/วินาที) ^{[ 81 ] [ 82 ]}

อากาศยาน ที่ บินในระดับความสูงเช่นบอลลูนที่บินในระดับความสูงสามารถบินขึ้นไปเหนือพื้นโลกได้สูงถึง 50 กิโลเมตร^{[ 83 ]}จนถึงปี 2021 สหรัฐอเมริกากำหนดให้ผู้ที่เดินทางในระดับความสูงเกิน 50 ไมล์ (80 กิโลเมตร) เป็นนักบินอวกาศ^{[ 84 ]} ปัจจุบัน ปีกนักบินอวกาศจะมอบให้แก่สมาชิกทีมงานยานอวกาศที่ "แสดงกิจกรรมระหว่างการบินที่จำเป็นต่อความปลอดภัยสาธารณะ หรือมีส่วนช่วยในความปลอดภัยในการบินอวกาศของมนุษย์" เท่านั้น^{[ 85 ]}

บริเวณระหว่างน่านฟ้าและอวกาศเรียกว่า "อวกาศใกล้" ไม่มีคำจำกัดความทางกฎหมายสำหรับขอบเขตนี้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะเป็นช่วงระดับความสูงตั้งแต่ 20 ถึง 100 กิโลเมตร (12 ถึง 62 ไมล์) ^{[ 86 ]}ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยเครื่องบินพาณิชย์โดยทั่วไปจะถูกจำกัดระดับความสูงไว้ที่ 12 กิโลเมตร (7.5 ไมล์) และบริการนำทางอากาศจะครอบคลุมเพียง 18 ถึง 20 กิโลเมตร (11 ถึง 12 ไมล์) ^{[ 86 ]}ขีดจำกัดบนของช่วงนี้คือเส้นคาร์มันซึ่งพลศาสตร์ดาราศาสตร์ต้องเข้ามาแทนที่พลศาสตร์อากาศเพื่อให้สามารถบินได้^{[ 87 ]}ช่วงนี้รวมถึง ชั้นบรรยากาศส ตราโตสเฟียร์ เม โซสเฟียร์และ เทอร์ โมสเฟียร์ ตอนล่าง ของโลก^{[ 88 ]}

ผู้เขียนบางท่านใช้ช่วงที่กว้างขึ้นสำหรับอวกาศใกล้โลก เช่น 18 ถึง 160 กม. (11 ถึง 99 ไมล์) ^{[ 89 ]}ซึ่งขยายไปถึงระดับความสูงที่การบินในวงโคจรต่ำมากของโลกเป็นไปได้^{[ 89 ]}ยานอวกาศได้เข้าสู่วงโคจร วงรีสูง ที่มีจุดใกล้โลกที่สุดต่ำถึง 80 ถึง 90 กม. (50 ถึง 56 ไมล์) และคงอยู่ได้หลายรอบวงโคจร^{[ 90 ]}ที่ระดับความสูง 120 กม. (75 ไมล์) ^{[ 90 ]}ยานอวกาศที่กำลังลดระดับลงจะเริ่มเข้าสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อแรงต้านของชั้นบรรยากาศเริ่มสังเกตได้ สำหรับเครื่องบินอวกาศเช่นกระสวยอวกาศของNASAกระบวนการนี้จะเริ่มเปลี่ยนจากการควบคุมทิศทางด้วยเครื่องยนต์ขับดันไปเป็นการควบคุมทิศทางด้วยพื้นผิวควบคุมทางอากาศพลศาสตร์^{[ 91 ]}

เส้นคาร์มัน ซึ่งกำหนดโดยสหพันธ์การบินนานาชาติและใช้ในระดับสากลโดยสหประชาชาติ[ ^{15 ] กำหนด}ไว้ที่ระดับความสูง 100 กม. (62 ไมล์) เป็นคำจำกัดความที่ใช้ได้จริงสำหรับขอบเขตระหว่างการบินและอวกาศ เส้นนี้ตั้งชื่อตามธีโอดอร์ ฟอน คาร์ มัน ที่ระดับความสูงประมาณนี้ ยานพาหนะไม่สามารถสร้าง แรงยกทางอากาศพลศาสตร์จากชั้นบรรยากาศได้เพียงพอ ที่จะพยุงตัวเองได้ ^{[ 8 ] [ 9 ]}

ไม่มีการกำหนดขีดจำกัดความสูงทางกฎหมายที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลสำหรับน่านฟ้าของประเทศ แม้ว่าเส้นคาร์มันจะถูกใช้เป็นส่วนใหญ่เพื่อจุดประสงค์นี้ก็ตาม มีการคัดค้านการกำหนดขีดจำกัดนี้ไว้สูงเกินไป เนื่องจากอาจขัดขวางกิจกรรมในอวกาศเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการละเมิดน่านฟ้า^{[ 90 ]}มีการโต้แย้งว่าไม่ควรกำหนดความสูงที่แน่นอนเพียงค่าเดียวในกฎหมายระหว่างประเทศ แต่ควรใช้ขีดจำกัดที่แตกต่างกันไปตามแต่ละกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งขึ้นอยู่กับยานอวกาศและวัตถุประสงค์ การเพิ่มขึ้นของการบินอวกาศแบบวงโคจรย่อยเชิงพาณิชย์และทางทหารได้ก่อให้เกิดประเด็นว่าควรใช้กฎหมายน่านฟ้าและอวกาศภายนอกที่ใด^{[ 89 ] [ 87 ]}ยานอวกาศได้บินเหนือประเทศต่าง ๆ ในระดับความสูงต่ำถึง 30 กม. (19 ไมล์) เช่นตัวอย่างของกระสวยอวกาศ^{[ 83 ]}

สนธิสัญญาอวกาศเป็นกรอบพื้นฐานสำหรับกฎหมายอวกาศระหว่างประเทศ ครอบคลุมการใช้อวกาศอย่างถูกกฎหมายโดยรัฐชาติ และรวมถึงดวงจันทร์และวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ ไว้ในคำจำกัดความของอวกาศสนธิสัญญาระบุว่าอวกาศเป็นอิสระสำหรับทุกรัฐชาติในการสำรวจและไม่ขึ้นอยู่กับการอ้างสิทธิ์ในอธิปไตยของชาติ โดยเรียกอวกาศว่า "ดินแดนของมวลมนุษยชาติ" สถานะนี้ในฐานะมรดกร่วมกันของมนุษยชาติถูกนำมาใช้ แม้ว่าจะไม่ใช่โดยปราศจากข้อโต้แย้ง เพื่อบังคับใช้สิทธิในการเข้าถึงและการใช้ประโยชน์ร่วมกันของอวกาศสำหรับทุกชาติอย่างเท่าเทียมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งชาติที่ไม่มีศักยภาพในการสำรวจอวกาศ^{[ 92 ]} สนธิสัญญา นี้ห้ามการติดตั้งอาวุธนิวเคลียร์ในอวกาศ สนธิสัญญานี้ได้รับการอนุมัติโดยสมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติในปี 1963 และลงนามในปี 1967 โดยสหภาพโซเวียต (USSR) สหรัฐอเมริกา (USA) และสหราชอาณาจักร (UK) ณ ปี 2017 มีรัฐภาคี 105 รัฐที่ให้สัตยาบันหรือเข้าร่วมสนธิสัญญาแล้ว รัฐอีก 25 รัฐลงนามในสนธิสัญญาโดยไม่ได้ให้สัตยาบัน^{[ 93 ] [ 94 ]}

นับตั้งแต่ปี 1958 อวกาศเป็นหัวข้อของมติสหประชาชาติหลายฉบับ ในจำนวนนี้มากกว่า 50 ฉบับเกี่ยวข้องกับความร่วมมือระหว่างประเทศในการใช้ประโยชน์จากอวกาศอย่างสันติและการป้องกันการแข่งขันด้านอาวุธในอวกาศ^{[ 95 ]}คณะกรรมการว่าด้วยการใช้ประโยชน์จากอวกาศอย่างสันติของสหประชาชาติได้เจรจาและร่างสนธิสัญญากฎหมายอวกาศเพิ่มเติมอีก 4 ฉบับอย่างไรก็ตาม ยังไม่มีข้อห้ามทางกฎหมายใดๆ เกี่ยวกับการติดตั้งอาวุธธรรมดาในอวกาศ และอาวุธต่อต้านดาวเทียมได้รับการทดสอบสำเร็จโดยสหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต จีน^{[ 96 ]}และในปี 2019 อินเดีย^{[ 97 ]}สนธิสัญญาดวงจันทร์ปี 1979 ได้มอบเขตอำนาจศาลของเทหวัตถุบนท้องฟ้าทั้งหมด (รวมถึงวงโคจรรอบเทหวัตถุเหล่านั้น) ให้แก่ประชาคมระหว่างประเทศ สนธิสัญญานี้ยังไม่ได้รับการให้สัตยาบันโดยประเทศใดๆ ที่ปัจจุบันมีการบินอวกาศของมนุษย์^{[ 98 ]}

ในปี พ.ศ. 2519 ประเทศในเขตร้อน 8 ประเทศ (เอกวาดอร์ โคลอมเบีย บราซิล สาธารณรัฐคองโก ซาอีร์ ยูกันดา เคนยา และอินโดนีเซีย) ได้ประชุมกันที่โบโกตา ประเทศโคลอมเบีย โดยใน "ปฏิญญาการประชุมครั้งแรกของประเทศในเขตร้อน" หรือปฏิญญาโบโกตาพวกเขาอ้างสิทธิ์ในการควบคุมส่วนหนึ่งของเส้นทางวงโคจรแบบซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ที่สอดคล้องกับแต่ละประเทศ^{[ 99 ]}ข้ออ้างเหล่านี้ไม่ได้รับการยอมรับในระดับสากล^{[ 100 ]}

ประเด็นที่เพิ่มขึ้นของกฎหมายและข้อบังคับด้านอวกาศระหว่างประเทศคืออันตรายจากเศษซากอวกาศที่มี จำนวนมากขึ้น ^{[ 101 ]}

นับตั้งแต่ปี 2020 การสำรวจดวงจันทร์ได้รับการผลักดันให้สอดคล้องกับข้อตกลงอาร์เทมิส โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะกรอบทางกฎหมายสำหรับ โครงการอาร์เทมิสที่นำโดยสหรัฐอเมริกาซึ่งมีเป้าหมายในการส่งภารกิจที่มีมนุษย์ควบคุมกลับไปยังดวงจันทร์

เมื่อจรวดถูกปล่อยเพื่อขึ้นสู่วงโคจร แรงขับดันของมันจะต้องทั้งต้านแรงโน้มถ่วงและเร่งความเร็วให้ถึงความเร็ววงโคจร หลังจากที่จรวดหยุดแรงขับดันแล้ว มันจะเคลื่อนที่ตาม วิถีโค้ง กลับลงสู่พื้นดินภายใต้อิทธิพลของ แรงโน้มถ่วงของโลกในวงโคจรปิดวิถีโค้งนี้จะกลายเป็นวงรีรอบโลก นั่นคือ ยานอวกาศจะเข้าสู่วงโคจรของโลกได้สำเร็จเมื่อความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงดึงยานลงมามากพอที่จะป้องกันไม่ให้โมเมนตัมของมันพายานออกไปสู่อวกาศ^{[ 110 ]}

สำหรับวงโคจรต่ำของโลกความเร็ววงโคจรอยู่ที่ประมาณ 7.8 กม./วินาที (17,400 ไมล์ต่อชั่วโมง) ^{[ 111 ]}ในทางตรงกันข้าม ความเร็วของเครื่องบินที่มีนักบินขับที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยมีมา (ไม่รวมความเร็วที่ได้จากยานอวกาศที่โคจรต่ำ) คือ 2.2 กม./วินาที (4,900 ไมล์ต่อชั่วโมง) ในปี 1967 โดยเครื่องบินNorth American X-15 [ ^{112 ] ขีด}จำกัดสูงสุดของความเร็ววงโคจรที่ 11.2 กม./วินาที (25,100 ไมล์ต่อชั่วโมง) คือความเร็วที่จำเป็นในการแยกตัวออกจากโลกโดยสิ้นเชิงและเข้าสู่วงโคจรแบบเฮลิโอเซนทริก [ ^{113 ] พลังงาน}ที่จำเป็นในการเข้าถึงความเร็ววงโคจรของโลกที่ระดับความสูง 600 กม. (370 ไมล์) คือประมาณ 36  MJ /กก. ซึ่งเป็นพลังงานมากกว่าหกเท่าของพลังงานที่จำเป็นในการไต่ระดับความสูงที่สอดคล้องกัน^{[ 114 ]}

วงโคจรต่ำมากของโลก (VLEO) ได้รับการกำหนดให้เป็นวงโคจรที่มีระดับความสูงเฉลี่ยต่ำกว่า 450 กม. (280 ไมล์) ซึ่งอาจเหมาะสมกว่าสำหรับการสังเกตการณ์โลกด้วยดาวเทียมขนาดเล็ก^{[ 115 ]}โดยทั่วไปแล้ว วงโคจรต่ำของโลกจะมีระดับความสูงตั้งแต่ 180 ถึง 2,000 กม. (110 ถึง 1,240 ไมล์) และใช้สำหรับดาวเทียมวิทยาศาสตร์วงโคจรระดับกลางของโลกมีระดับความสูงตั้งแต่ 2,000 ถึง 35,780 กม. (1,240 ถึง 22,230 ไมล์) ซึ่งเป็นวงโคจรที่เหมาะสมสำหรับดาวเทียมนำทางและดาวเทียมเฉพาะทาง เหนือ 35,780 กม. (22,230 ไมล์) คือวงโคจรสูงของโลกที่ใช้สำหรับดาวเทียมพยากรณ์อากาศและดาวเทียมสื่อสารบางประเภท^{[ 116 ]}

ยานอวกาศที่โคจรโดยมีจุดใกล้โลกที่สุดต่ำกว่าประมาณ 2,000 กม. (1,200 ไมล์) (วงโคจรต่ำของโลก) จะได้รับแรงต้านจากชั้นบรรยากาศของโลก^{[ 117 ]}ซึ่งทำให้ระดับความสูงของวงโคจรลดลง อัตราการลดลงของวงโคจรขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัดและมวลของดาวเทียม รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศในชั้นบรรยากาศตอนบน ซึ่งได้รับผลกระทบอย่างมากจาก สภาพ อากาศ ใน อวกาศ^{[ 118 ]}ที่ระดับความสูงเหนือ 800 กม. (500 ไมล์) อายุของวงโคจรจะวัดเป็นศตวรรษ^{[ 119 ]} ที่ระดับความสูง ต่ำกว่าประมาณ 300 กม. (190 ไมล์) การลดลงของวงโคจรจะรวดเร็วยิ่งขึ้น โดยมีอายุขัยวัดเป็นวัน เมื่อดาวเทียมลดระดับลงมาถึง 180 กม. (110 ไมล์) มันจะมีเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงก่อนที่จะระเหยกลายเป็นไอในชั้นบรรยากาศ^{[ 120 ]}

รังสีในวงโคจรรอบโลกจะกระจุกตัวอยู่ในแถบรังสีแวนอัลเลนซึ่งดักจับรังสีจากดวงอาทิตย์และกาแล็กซีรังสีเป็นภัยคุกคามต่อนักบินอวกาศและระบบอวกาศ การป้องกันรังสีทำได้ยาก และสภาพอากาศในอวกาศทำให้สภาพแวดล้อมของรังสีเปลี่ยนแปลงได้ แถบรังสีเป็น บริเวณ รูปวงแหวน บริเวณเส้นศูนย์สูตร ซึ่งโค้งงอเข้าหาขั้วโลกของโลก โดย บริเวณ ความผิดปกติของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้เป็นบริเวณที่อนุภาคประจุเข้าใกล้โลกมากที่สุด^{[ 121 ] [ 122 ]}แถบรังสีชั้นในสุด คือ แถบแวนอัลเลนชั้นใน มีความเข้มสูงสุดที่ระดับความสูงเหนือเส้นศูนย์สูตรครึ่งหนึ่งของรัศมีโลก^{[ 123 ]}โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ประมาณ 3000 กม. ^{[ 124 ]}และเพิ่มขึ้นจากขอบบนของวงโคจรต่ำของโลกที่ทับซ้อนกัน^{[ 125 ] [ 126 ] [ 127 ]}

ภาพรวมของมาตราส่วนต่างๆ ของอวกาศในฐานะภูมิภาคต่างๆ รอบโลก

ระบบโลก-ดวงจันทร์

ระบบสุริยะชั้นในที่มีวัตถุใกล้โลก

ระบบสุริยะและเมฆออร์ต

ดาวที่อยู่ใกล้ที่สุด

กลุ่มเมฆระหว่างดาวในบริเวณใกล้เคียงและสสารระหว่างดาวโดย รอบ

แผนที่ กลุ่มดาวและตัวกลางระหว่างดาวของฟองอากาศท้องถิ่น

กลุ่มเมฆโมเลกุลรอบดวงอาทิตย์ภายในแขนกาแล็กซีโอไรออน-ไซก์นัส

แขนกาแล็กซีโอไรออน-ไซก์นัส และแขนกาแล็กซีข้างเคียง

แขนโอไรออน-ไซก์นัสภายในกาแล็กซีทางช้างเผือก

ดวงอาทิตย์ภายในโครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีบริวารของทางช้างเผือกในกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น

Virgo SClในLaniakea SCl

Laniakea SCl ในกลุ่มดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ Pisces–Cetus

เอกภพที่สังเกตได้

ชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดของโลกเรียกว่าเอกโซสเฟียร์มันขยายออกไปจากเทอร์โมพอสซึ่งอยู่ที่ระดับความสูงที่แตกต่างกันไปตั้งแต่ 250 ถึง 500 กิโลเมตร (160 ถึง 310 ไมล์) ขึ้นอยู่กับการตกกระทบของรังสีจากดวงอาทิตย์ เหนือระดับความสูงนี้ การชนกันระหว่างโมเลกุลมีน้อยมาก และชั้นบรรยากาศจะเชื่อมต่อกับอวกาศระหว่างดาวเคราะห์^{[ 128 ]}บริเวณใกล้โลกเป็นที่ตั้งของดาวเทียมโคจรรอบโลกจำนวนมากและได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง เพื่อวัตถุประสงค์ในการระบุ ปริมาตรนี้จึงถูกแบ่งออกเป็นบริเวณที่ทับซ้อนกันในอวกาศ^{[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ] [ 132 ]}

อวกาศใกล้โลกคือบริเวณอวกาศที่ขยายจากวงโคจรต่ำของโลกไปจนถึงที่ทางภูมิศาสตร์ ^{[ 129 ]}บริเวณนี้รวมถึงวงโคจรหลักของดาวเทียมเทียมและเป็นที่ตั้งของกิจกรรมอวกาศส่วนใหญ่ของมนุษยชาติ บริเวณนี้มีเศษซากอวกาศในระดับสูง ซึ่งบางครั้งเรียกว่ามลพิษอวกาศคุกคามกิจกรรมอวกาศในบริเวณใกล้เคียง ^{[ 129 ]}เศษซากเหล่านี้บางส่วนกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นระยะ ^{[ 133 ]}แม้ว่าจะตรงตามคำจำกัดความของอวกาศภายนอก แต่ความหนาแน่นของบรรยากาศภายในวงโคจรต่ำของโลก ซึ่งอยู่เหนือเส้นคาร์มันขึ้นไปไม่กี่ร้อยกิโลเมตรแรก ก็ยังเพียงพอที่จะสร้างแรงต้านต่อดาวเทียม ^{[ 120 ]}

จีโอสเปซเป็นบริเวณอวกาศภายนอกที่รวมถึงชั้นบรรยากาศชั้นบนและแมกนีโตสเฟียร์ของ โลก ^{[ 130 ]}แถบรังสีแวนอัลเลนตั้งอยู่ภายในจีโอสเปซ ขอบเขตด้านนอกของจีโอสเปซคือแมกนีโตพอสซึ่งเป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างแมกนีโตสเฟียร์ของโลกกับลมสุริยะ ขอบเขตด้านในคือไอโอโนสเฟียร์^{[ 135 ] [ 136 ]}

สภาวะสภาพอากาศในอวกาศที่แปรปรวนของภูมิอวกาศได้รับผลกระทบจากพฤติกรรมของดวงอาทิตย์และลมสุริยะ หัวข้อภูมิอวกาศมีความเชื่อมโยงกับฟิสิกส์ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นการศึกษาดวงอาทิตย์และผลกระทบของดวงอาทิตย์ต่อดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ^{[ 137 ]}ขอบเขตแม่เหล็กด้านกลางวันถูกบีบอัดด้วยแรงดันลมสุริยะ ระยะห่างจากศูนย์กลางโลกด้านใต้ดวงอาทิตย์โดยทั่วไปคือ 10 เท่าของรัศมีโลก ในด้านกลางคืน ลมสุริยะจะยืดขอบเขตแม่เหล็กโลกเพื่อสร้างหางแม่เหล็กซึ่งบางครั้งขยายออกไปไกลกว่า 100–200 เท่าของรัศมีโลก^{[ 138 ] [ 139 ]}ประมาณสี่วันในแต่ละเดือน พื้นผิวดวงจันทร์จะถูกปกป้องจากลมสุริยะขณะที่ดวงจันทร์เคลื่อนผ่านหางแม่เหล็ก^{[ 140 ]}

อวกาศรอบโลกเต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในความหนาแน่นต่ำมาก ซึ่งการเคลื่อนที่ของอนุภาคเหล่านี้ถูกควบคุมโดยสนามแม่เหล็กโลกพลาสมาเหล่านี้ก่อตัวเป็นตัวกลางที่ทำให้เกิดการรบกวนคล้ายพายุซึ่งขับเคลื่อนโดยลมสุริยะ และสามารถผลักดันกระแสไฟฟ้าเข้าไปในชั้นบรรยากาศตอนบนของโลกได้พายุแม่เหล็กโลกสามารถรบกวนอวกาศรอบโลกได้สองบริเวณ คือ แถบรังสีและไอโอโนสเฟียร์ พายุเหล่านี้เพิ่มฟลักซ์ของอิเล็กตรอนพลังงานสูง ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายถาวรต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของดาวเทียม รบกวนการสื่อสารทางวิทยุคลื่นสั้น และการระบุตำแหน่งและการกำหนดเวลาของ GPS ^{[ 141 ]}พายุแม่เหล็กอาจเป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศ แม้กระทั่งในวงโคจรต่ำของโลก พวกมันสร้างแสงออโรรา ที่มองเห็น ^ได้ในละติจูดสูงเป็นรูปวงรีล้อมรอบขั้วแม่เหล็กโลก [ ^{142 ]}

พื้นที่ XGEO เป็นแนวคิดที่สหรัฐอเมริกาใช้เพื่ออ้างถึงพื้นที่วงโคจรสูงของโลก โดยที่ 'X' เป็นผลคูณของวงโคจรซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ (GEO) ที่ระดับความสูงประมาณ 35,786 กม. (22,236 ไมล์) ^{[ 131 ]}ดังนั้นจุด Lagrange L2 ระหว่างโลกและดวงจันทร์ที่ระดับความสูง 448,900 กม. (278,934 ไมล์) จึงอยู่ที่ประมาณ 10.67 XGEO ^{[ 143 ]}พื้นที่ทรานส์ลูนาร์คือบริเวณวงโคจรทรานส์ลูนาร์ ระหว่างดวงจันทร์และโลก^{[ 144 ]}

อวกาศซิสลูนาร์เป็นบริเวณนอกโลกซึ่งรวมถึง วงโคจร ^ของดวงจันทร์อวกาศวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกและจุดลากรางจ์ ระหว่างโลก กับดวงจันทร์^[ 132 ^]บริเวณที่ศักย์โน้มถ่วง ของวัตถุยังคงมีอิทธิพลเหนือกว่าศักย์โน้มถ่วงจากวัตถุอื่น ๆ คือ ทรงกลมอิทธิพลหรือบ่อนโน้มถ่วงของวัตถุนั้น ซึ่งส่วนใหญ่อธิบายด้วย แบบจำลองทรงกลมฮิลล์^{[ 145 ]}ในกรณีของโลก บริเวณนี้รวมถึงอวกาศทั้งหมดจากโลกไปจนถึงระยะทางประมาณ 1% ของระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์^{[ 146 ]}หรือ 1.5 ล้านกิโลเมตร (0.93 ล้านไมล์) นอกทรงกลมฮิลล์ของโลก ขยายไปตาม เส้นทาง วงโคจรของโลกคืออวกาศวงโคจรและอวกาศร่วมวงโคจร พื้นที่นี้มีกลุ่มของ วัตถุใกล้โลก (NEO) ที่โคจรรอบโลกร่วมกันเช่นลิเบรเตอร์รูปเกือกม้าและโทรจันของโลกโดยบางครั้ง NEO บางดวงจะกลายเป็นดาวเทียมชั่วคราวและดวงจันทร์เสมือนของโลก^{[ 147 ]}

รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้กำหนดนิยามของห้วงอวกาศลึก ว่าเป็นพื้นที่นอกโลกทั้งหมดที่อยู่ไกลจากโลกมากกว่าวงโคจรต่ำของโลกโดยทั่วไป ดังนั้นจึงจัดให้ดวงจันทร์อยู่ในห้วงอวกาศลึก ^{[ 148 ]}นิยามอื่นๆ แตกต่างกันออกไป โดยจุดเริ่มต้นของห้วงอวกาศลึกเริ่มตั้งแต่ "สิ่งที่อยู่นอกเหนือวงโคจรของดวงจันทร์" ไปจนถึง "สิ่งที่อยู่นอกเหนือขอบเขตที่ไกลที่สุดของระบบสุริยะเอง" ^{[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]}สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศซึ่งรับผิดชอบด้านการสื่อสารทางวิทยุรวมถึงการสื่อสารผ่านดาวเทียม ได้กำหนดนิยามของห้วงอวกาศลึกว่า "ระยะทางจากโลกเท่ากับหรือมากกว่า 2 ล้านกิโลเมตร (1.2 ล้านไมล์)" ^{[ 152 ]}ซึ่งประมาณห้าเท่าของระยะทางวงโคจรของดวงจันทร์แต่ระยะทางนี้ก็ยังน้อยกว่าระยะทางระหว่างโลกกับดาวเคราะห์ข้างเคียงใดๆ^{[ 153 ]}

อวกาศระหว่างดาวเคราะห์คือส่วนภายในของฟองอากาศที่เกิดจากสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์^{[ 154 ]}อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ขยายออกไปถึงเฮลิโอพอสที่ระยะ 110 ถึง 160 AU ซึ่งไกลเกินกว่าวงโคจรของดาวเนปจูนซึ่งเป็น ดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลที่สุด ^{[ 155 ]}ดวงอาทิตย์ปล่อยอนุภาคที่มีประจุออกมาอย่างต่อเนื่อง เรียกว่าลมสุริยะทำให้เกิดชั้นบรรยากาศที่เบาบางมาก ( เฮลิโอสเฟียร์ ) เป็นระยะทางหลายพันล้านกิโลเมตรในอวกาศ ลมนี้มีความหนาแน่นของอนุภาค 5–10 โปรตอน /cm³ ^และเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 350–400 กม./วินาที (780,000–890,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) ^{[ 156 ]}ตลอดอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ รวมกับสนามที่เกิดจากลมสุริยะ จะเบี่ยงเบนรังสีคอสมิกกาแล็กซีพลังงานต่ำ ระยะทางและความแรงของการเบี่ยงเบนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับกิจกรรมของลมสุริยะ^{[ 157 ] [ 158 ]}

บริเวณอวกาศระหว่างดาวเคราะห์เป็นสุญญากาศเกือบทั้งหมด โดยมีระยะทางเฉลี่ยประมาณหนึ่งหน่วยดาราศาสตร์ที่ระยะวงโคจรของโลก อวกาศนี้ไม่ได้ว่างเปล่าโดยสมบูรณ์ แต่มีรังสีคอสมิกกระจายอยู่ประปราย ซึ่งรวมถึงนิวเคลียสอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออน และอนุภาคย่อยอะตอมต่างๆ นอกจากนี้ยังมีก๊าซ พลาสมา และฝุ่น^{[ 159 ]}อุกกาบาตขนาดเล็กและ โมเลกุล อินทรีย์ หลายสิบชนิด ที่ค้นพบได้จนถึงปัจจุบันโดยสเปกโทรสโกปีไมโครเวฟ [ ^{160 ] โดย}รวมแล้ว สสารนี้เรียกว่าตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์^{[ 155} ] เมฆฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์สามารถมองเห็นได้ในเวลากลางคืนเป็นแถบจางๆ ที่เรียก^ว่าแสงจักรราศี^{[ 161 ]}

อวกาศระหว่างดาวเคราะห์มีสนามแม่เหล็กที่เกิดจากดวงอาทิตย์^{[ 156 ]}มีสนามแม่เหล็กที่เกิดจากดาวเคราะห์ต่างๆ เช่น ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ดาวพุธและโลก ซึ่งมีสนามแม่เหล็กเป็นของตัวเอง สนามแม่เหล็กเหล่านี้มีรูปร่างคล้ายหยดน้ำตาเนื่องจากอิทธิพลของลมสุริยะ โดยมีหางยาวทอดยาวออกไปด้านหลังดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กเหล่านี้สามารถดักจับอนุภาคจากลมสุริยะและแหล่งอื่นๆ ทำให้เกิดแถบอนุภาคที่มีประจุ เช่น แถบรังสีแวนอัลเลน ดาวเคราะห์ที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก เช่น ดาวอังคาร ชั้นบรรยากาศของมันจะค่อยๆ ถูกกัดเซาะโดยลมสุริยะ^{[ 162 ]}

อวกาศระหว่างดาวฤกษ์คือพื้นที่ทางกายภาพที่อยู่นอกฟองพลาสมาที่เรียกว่าแอสโทรสเฟียร์ซึ่งเกิดจากลมดาวฤกษ์ที่มาจากดาวฤกษ์แต่ละดวง^{[ 163 ]}มันคือพื้นที่ระหว่างดาวฤกษ์หรือระบบดาวฤกษ์ภายในเนบิวลาหรือกาแล็กซี^{[ 164 ]}อวกาศระหว่างดาวฤกษ์ประกอบด้วยตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์ที่มีสสารและรังสีเบาบาง ขอบเขตระหว่างแอสโทรสเฟียร์และอวกาศระหว่างดาวฤกษ์เรียกว่าแอสโทรพอสสำหรับดวงอาทิตย์ แอสโทรสเฟียร์และแอสโทรพอสเรียกว่าเฮลิโอสเฟียร์และเฮลิโอพอส ตามลำดับ^{[ 165 ]}

มวลของสสารระหว่างดาวฤกษ์ประมาณ 70% ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนเดี่ยวๆ ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมฮีเลียม ซึ่งอุดมไปด้วยอะตอมหนักในปริมาณเล็กน้อยที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์อะตอมเหล่านี้ถูกขับออกสู่สสารระหว่างดาวฤกษ์โดยลมดาวฤกษ์หรือเมื่อดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการแล้วเริ่มสลัดเปลือกนอกออก เช่น ในระหว่างการก่อตัวของเนบิวลาดาวเคราะห์ [ ^{166 ]}การระเบิดครั้งใหญ่ของซูเปอร์โนวาจะแพร่กระจายคลื่นกระแทก ของสสารที่ ^ถูกขับออกจากดาวฤกษ์ออกไป กระจายไปทั่วสสารระหว่างดาวฤกษ์ รวมถึงธาตุหนักที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้ภายในแกนกลางของดาวฤกษ์^{[ 167 ] ความหนาแน่นของสสารในตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์อาจ แตก}ต่างกันอย่างมาก โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 10 ⁶อนุภาคต่อ m ³ [ ^{168 ]}แต่เมฆโมเลกุล เย็น สามารถกักเก็บได้ 10 ^{8 –10} 12 ^ต่อ m ^{3 [ 38} ] ^{[ 166 ]}

โมเลกุลจำนวนหนึ่งมีอยู่ในอวกาศระหว่างดาว ซึ่งสามารถก่อตัวเป็นอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดเล็กถึง 0.1  μmได้^{[ 169 ]}จำนวนโมเลกุลที่ค้นพบผ่านดาราศาสตร์วิทยุกำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอัตราประมาณสี่ชนิดใหม่ต่อปี บริเวณขนาดใหญ่ของสสารที่มีความหนาแน่นสูงที่เรียกว่าเมฆโมเลกุลช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นได้ รวมถึงการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์หลายอะตอม เคมีส่วนใหญ่เหล่านี้ขับเคลื่อนโดยการชนกัน รังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงแทรกซึมเข้าไปในเมฆที่เย็นและหนาแน่นและทำให้ไฮโดรเจนและฮีเลียมแตกตัวเป็นไอออน ส่งผลให้เกิดไอออนไตรไฮโดรเจน เป็นต้น อะตอมฮีเลียมที่แตกตัวเป็นไอออนสามารถแยกคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่มีอยู่ค่อนข้างมาก เพื่อผลิตคาร์บอนที่แตกตัวเป็นไอออน ซึ่งในทางกลับกันสามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ได้^{[ 170 ]}

สสารระหว่างดาวฤกษ์ในท้องถิ่นเป็นบริเวณอวกาศภายในระยะ 100  พาร์เซกจากดวงอาทิตย์ ซึ่งมีความน่าสนใจทั้งในแง่ของความใกล้ชิดและการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบสุริยะ ปริมาตรนี้เกือบจะตรงกับบริเวณอวกาศที่เรียกว่าฟองอากาศในท้องถิ่นซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือไม่มีเมฆเย็นหนาแน่น มันก่อตัวเป็นโพรงในแขนโอไรออนของกาแล็กซีทางช้างเผือก โดยมีเมฆโมเลกุลหนาแน่นอยู่ตามขอบ เช่น ในกลุ่มดาวงูและกลุ่มดาววัวระยะทางจริงถึงขอบของโพรงนี้แตกต่างกันไปตั้งแต่ 60 ถึง 250 พาร์เซกหรือมากกว่านั้น ปริมาตรนี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์ประมาณ 10⁴ ^– 10⁵ ^ดวงและก๊าซระหว่างดาวฤกษ์ในท้องถิ่นจะถ่วงดุลกับทรงกลมดาราศาสตร์ที่ล้อมรอบดาวฤกษ์เหล่านี้ โดยปริมาตรของแต่ละทรงกลมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสสารระหว่างดาวฤกษ์ในท้องถิ่น ฟองอากาศในท้องถิ่นประกอบด้วยเมฆระหว่างดาวฤกษ์อุ่นหลายสิบกลุ่มที่มีอุณหภูมิสูงถึง 7,000 K และรัศมี 0.5–5 พาร์เซก^{[ 171 ]}

เมื่อดาวฤกษ์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉพาะที่ สูงเพียงพอ แอสโทรสเฟียร์ของพวกมันสามารถสร้างคลื่นกระแทกโค้งได้เมื่อชนกับตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่เชื่อกันว่าดวงอาทิตย์มีคลื่นกระแทกโค้ง ในปี 2012 ข้อมูลจากยานสำรวจขอบเขตระหว่างดาวฤกษ์ (IBEX)และ ยานสำรวจ วอยเอเจอร์ ของนาซา แสดงให้เห็นว่าคลื่นกระแทกโค้งของดวงอาทิตย์ไม่มีอยู่จริง ผู้เขียนเหล่านี้โต้แย้งว่า คลื่นกระแทกโค้ง ความเร็วต่ำกว่าเสียงเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนผ่านจากการไหลของลมสุริยะไปสู่ตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์^{[ 172 ] [ 173 ]}คลื่นกระแทกโค้งเป็นขอบเขตที่สามที่เป็นลักษณะเฉพาะของแอสโทรสเฟียร์ ซึ่งอยู่นอกเหนือคลื่นกระแทกสิ้นสุดและแอสโทรพอส^{[ 173 ]}

อวกาศระหว่างกาแล็กซีคือพื้นที่ทางกายภาพระหว่างกาแล็กซี การศึกษาการกระจายตัวของกาแล็กซีในระดับใหญ่แสดงให้เห็นว่าเอกภพมีโครงสร้างคล้ายฟอง โดยมีกลุ่มและกระจุกกาแล็กซีเรียงตัวอยู่ตามเส้นใยซึ่งครอบครองพื้นที่ประมาณหนึ่งในสิบของพื้นที่ทั้งหมด ส่วนที่เหลือก่อตัวเป็นช่องว่างจักรวาลซึ่งส่วนใหญ่ไม่มีกาแล็กซี โดยทั่วไป ช่องว่างจะครอบคลุมระยะทาง 7–30 เมกะพาร์เซก^{[ 174 ]}

ล้อมรอบและทอดยาวระหว่างกาแล็กซีคือตัวกลางระหว่างกาแล็กซี (IGM) พลาสมาที่เบาบาง นี้ ^{[ 175 ]}จัดเรียงตัวเป็นโครงสร้างเส้นใยกาแล็กซี^{[ 176 ]}ก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนด้วยแสงแบบกระจายประกอบด้วยเส้นใยที่มีความหนาแน่นสูงกว่า ประมาณหนึ่งอะตอมต่อลูกบาศก์เมตร^{[ 177 ]}ซึ่งมากกว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของจักรวาล 5–200 เท่า^{[ 178 ]}สันนิษฐานว่า IGM ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบดั้งเดิม โดยมีไฮโดรเจน 76% โดยมวล และอุดมไปด้วยธาตุที่มีมวลสูงกว่าจากการไหลออกของกาแล็กซีที่มีความเร็วสูง^{[ 179 ]}

เมื่อก๊าซตกลงสู่ตัวกลางระหว่างกาแล็กซีจากช่องว่าง มันจะร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิ 10⁵ ^K  ถึง 10⁷ ^K  [ ^{4 ] ที่}อุณหภูมิเหล่านี้ เรียกว่าตัวกลางระหว่างกาแล็กซีอุ่นร้อน (WHIM) แม้ว่าพลาสมาจะร้อนมากเมื่อเทียบกับมาตรฐานบนโลก แต่ 10⁵ ^Kมักถูกเรียกว่า "อุ่น" ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการสังเกตการณ์บ่งชี้ว่ามากถึงครึ่งหนึ่งของสสารอะตอมในจักรวาลอาจมีอยู่ในสถานะอุ่นร้อนและเบาบางนี้^{[ 178 ] [ 180 ] [ 181 ]}เมื่อก๊าซตกลงมาจากโครงสร้างเส้นใยของ WHIM เข้าสู่กระจุกกาแล็กซีที่จุดตัดของเส้นใยจักรวาล มันสามารถร้อนขึ้นได้อีก โดยมีอุณหภูมิถึง 10⁸ ^K  และสูงกว่านั้นในสิ่งที่เรียกว่าตัวกลางระหว่างกระจุกกาแล็กซี (ICM) ^{[ 182 ]}

ใน 350 ปีก่อนคริสตกาลอริสโตเติล นักปรัชญากรีก เสนอว่าธรรมชาติเกลียดชังสุญญากาศซึ่งเป็นหลักการที่รู้จักกันในชื่อhorror vacuiแนวคิดนี้สร้างขึ้นจาก ข้อโต้แย้ง เชิงภววิทยา ในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสตกาลโดย พาร์เมนิดส์นักปรัชญากรีกผู้ปฏิเสธความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของช่องว่างในอวกาศ^{[ 183 ]}จากแนวคิดที่ว่าสุญญากาศไม่สามารถมีอยู่ได้ ในโลกตะวันตกจึงมีความเชื่อกันอย่างแพร่หลายมาหลายศตวรรษว่าอวกาศไม่สามารถว่างเปล่าได้^{[ 184 ]}จนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 17 เรเน่ เดส์การ์ต นักปรัชญาชาวฝรั่งเศส โต้แย้งว่าอวกาศทั้งหมดจะต้องเต็มไปด้วย^{[ 185 ]}

ในจีนโบราณนักดาราศาสตร์ในศตวรรษที่ 2 อย่างจางเหิงเชื่อมั่นว่าอวกาศจะต้องไม่มีที่สิ้นสุด ขยายออกไปไกลเกินกว่ากลไกที่รองรับดวงอาทิตย์และดวงดาว หนังสือที่หลงเหลืออยู่ของสำนักเสวียนเย่กล่าวว่าสวรรค์นั้นไร้ขอบเขต "ว่างเปล่าและปราศจากสสาร" เช่นเดียวกับ "ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และกลุ่มดาวลอยอยู่ในอวกาศอันว่างเปล่า เคลื่อนที่หรือหยุดนิ่ง" ^{[ 186 ]}

กาลิเลโอ กาลิเลอีนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีรู้ว่าอากาศมีมวลและอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง ในปี ค.ศ. 1640 เขาได้แสดงให้เห็นว่าแรงที่เกิดขึ้นนั้นต้านทานการก่อตัวของสุญญากาศ ต่อมาในปี ค.ศ. 1643 ศิษย์ของเขาเอวานเจลิสตา ตอร์ริเชลลีได้สร้างอุปกรณ์ที่สามารถสร้างสุญญากาศบางส่วนได้ การทดลองนี้ส่งผลให้เกิดบารอมิเตอร์ ปรอทเครื่องแรก และสร้างความฮือฮาทางวิทยาศาสตร์ในยุโรป ตอร์ริเชลลีเสนอว่าเนื่องจากอากาศมีน้ำหนัก ดังนั้นความดันอากาศควรลดลงตามระดับความสูง^{[ 187 ]}บลาส์ ปาสคาลนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้เสนอการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานนี้^{[ 188 ]}ในปี ค.ศ. 1648 ฟลอริน เปริเยร์ น้องเขยของเขา ได้ทำการทดลองซ้ำบน ภูเขา ปุย เดอ โดมในภาคกลางของฝรั่งเศส และพบว่าคอลัมน์สั้นลงสามนิ้ว การลดลงของความดันนี้ได้รับการพิสูจน์เพิ่มเติมโดยการนำลูกโป่งที่บรรจุครึ่งหนึ่งขึ้นไปบนภูเขาและสังเกตการขยายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไป จากนั้นหดตัวเมื่อลงมา^{[ 189 ]}

ในปี ค.ศ. 1650 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันOtto von Guericke ได้สร้าง ปั๊มสุญญากาศเครื่องแรกซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่จะหักล้างหลักการของhorror vacui อีกครั้ง เขาสังเกตได้อย่างถูกต้องว่าชั้นบรรยากาศของโลกห่อหุ้มโลกไว้เหมือนเปลือกหอย โดยความหนาแน่นจะค่อยๆ ลดลงตามระดับความสูง เขาจึงสรุปว่าต้องมีสุญญากาศอยู่ระหว่างโลกกับดวงจันทร์^{[ 190 ]}

ในศตวรรษที่ 15 นักเทววิทยาชาวเยอรมันนิโคเลาส์ คูซานัสตั้งข้อสันนิษฐานว่าจักรวาลไม่มีศูนย์กลางและเส้นรอบวง เขาเชื่อว่าจักรวาลแม้จะไม่เป็นอนันต์ แต่ก็ไม่สามารถถือได้ว่าเป็นขอบเขตจำกัด เนื่องจากไม่มีขอบเขตใดๆ ที่จะบรรจุ จักรวาลไว้ได้ ^{[ 191 ]}แนวคิดเหล่านี้ทำให้เกิดการคาดการณ์เกี่ยวกับมิติอนันต์ของอวกาศโดยนักปรัชญาชาวอิตาลี จิออร์ดาโน บรูโนในศตวรรษที่ 16 เขาขยาย จักรวาลวิทยา แบบเฮลิโอเซนทริก ของโคเปอร์นิคัส ไปสู่แนวคิดของจักรวาลอนันต์ที่เต็มไปด้วยสารที่เขาเรียกว่าอีเธอร์ซึ่งไม่ต้านทานการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้า^{[ 192 ]}นักปรัชญาชาวอังกฤษวิลเลียม กิลเบิร์ต มาถึงข้อสรุปที่คล้ายกัน โดยโต้แย้งว่าเรามองเห็นดวงดาวได้ก็เพราะดวงดาวเหล่านั้นถูกล้อมรอบด้วยอีเธอร์บางๆ หรือความว่างเปล่า^{[ 193 ]}แนวคิดเรื่องอีเธอร์นี้มีต้นกำเนิดมาจากนักปรัชญากรีกโบราณ รวมทั้งอริสโตเติล ซึ่งมองว่าอีเธอร์เป็นสื่อกลางที่เทห์ฟากฟ้าเคลื่อนที่ผ่าน^{[ 194 ]}

แนวคิดเรื่องจักรวาลที่เต็มไปด้วยอีเธอร์ที่นำพาแสงยังคงได้รับการสนับสนุนจากนักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 อีเธอร์ในรูปแบบนี้ถูกมองว่าเป็นสื่อกลางที่แสงสามารถแพร่กระจายได้^{[ 195 ]}ในปี 1887 การทดลองของมิเชลสัน-มอร์ลีย์พยายามตรวจจับการเคลื่อนที่ของโลกผ่านสื่อกลางนี้โดยการมองหาการเปลี่ยนแปลงของความเร็วแสงที่ขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์บ่งชี้ว่ามีบางอย่างผิดพลาดกับแนวคิดนี้ แนวคิดเรื่องอีเธอร์ที่นำพาแสงจึงถูกละทิ้งไป และถูกแทนที่ด้วย ทฤษฎี สัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งกล่าวว่าความเร็วแสงในสุญญากาศเป็นค่าคงที่ ไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่หรือ กรอบอ้างอิงของผู้สังเกต^{[ 196 ] [ 197 ]}

นักดาราศาสตร์มืออาชีพคนแรกที่สนับสนุนแนวคิดเรื่องจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดคือโทมัส ดิกเกส ชาวอังกฤษ ในปี 1576 ^{[ 198 ]}แต่ขนาดของจักรวาลยังคงไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งมีการวัดระยะทางไปยังดาวฤกษ์ใกล้เคียงได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในปี 1838 โดยฟรีดริช เบสเซล นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เขาแสดงให้เห็นว่าระบบดาว61 Cygniมีพารัลแลกซ์เพียง 0.31  อาร์คเซคอนด์ (เมื่อเทียบกับค่าปัจจุบันที่ 0.287″) ซึ่งสอดคล้องกับระยะทางมากกว่า 10 ปีแสง [ ^{199 ] ใน}ปี 1917 เฮเบอร์ เคอร์ติสสังเกตว่าโนวาในเนบิวลาเกลียวมีความสว่างน้อยกว่าโนวาในกาแล็กซีโดยเฉลี่ย 10 แมกนิจูด ซึ่งบ่งชี้ว่าโนวาในเนบิวลาเกลียวอยู่ไกลออกไป 100 เท่า^{[ 200 ]}ระยะทางไปยังกาแล็กซีแอนโดรเมดาถูกกำหนดในปี 1923 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันเอ็ดวิน ฮับเบิลโดยการวัดความสว่างของดาวแปรแสงเซเฟอิดในกาแล็กซีนั้น ซึ่งเป็นเทคนิคใหม่ที่ค้นพบโดยเฮนเรียตตา ลีวิตต์ [ ^{201 ] สิ่ง}นี้ได้ยืนยันว่ากาแล็กซีแอนโดรเมดา และโดยนัยเดียวกัน กาแล็กซีทั้งหมด อยู่ไกลออกไปจากทางช้างเผือก^{[ 202 ]}ด้วยเหตุนี้ ฮับเบิลจึงได้กำหนดค่าคงที่ฮับเบิ ล ซึ่งทำให้สามารถคำนวณอายุของเอกภพและขนาดของเอกภพที่สังเกตได้เป็นครั้งแรก โดยเริ่มต้นที่ 2 พันล้านปีและ 280 ล้านปีแสง ความแม่นยำนี้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการวัดที่ดีขึ้น จนกระทั่งปี 2006 เมื่อข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลทำให้สามารถคำนวณอายุของเอกภพและขนาดของเอกภพที่สังเกตได้ได้อย่างแม่นยำมาก^{[ 203 ]}

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับอวกาศภายนอกนั้นอิงตามจักรวาลวิทยา "บิ๊กแบง"ซึ่งเสนอครั้งแรกในปี พ.ศ. 2474 โดยนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียมGeorges Lemaître [ ^{204 ] ทฤษฎี}นี้กล่าวว่าจักรวาลกำเนิดมาจากสถานะที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงมาก และได้ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่นั้น มา^{[ 205 ]}

การประมาณอุณหภูมิของอวกาศที่ทราบกันครั้งแรกสุดนั้นมาจากนักฟิสิกส์ชาวสวิสCharles É. Guillaumeในปี 1896 โดยใช้การแผ่รังสีโดยประมาณของดาวฤกษ์พื้นหลัง เขาได้สรุปว่าอวกาศจะต้องมีอุณหภูมิ 5–6 K นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษArthur Eddingtonได้ทำการคำนวณที่คล้ายกันเพื่อหาอุณหภูมิ 3.18 K ในปี 1926 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันErich Regenerใช้พลังงานทั้งหมดที่วัดได้ของรังสีคอสมิกเพื่อประมาณอุณหภูมิระหว่างกาแล็กซีที่ 2.8 K ในปี 1933 ^{[ 206 ]}นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันRalph AlpherและRobert Hermanทำนายอุณหภูมิของอวกาศไว้ที่ 5 K ในปี 1948 โดยอิงจากการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของพลังงานพื้นหลังตามทฤษฎีบิ๊กแบงที่ เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ในขณะนั้น ^{[ 206 ]}

ตลอดช่วงเวลาส่วนใหญ่ของประวัติศาสตร์มนุษย์ การสำรวจอวกาศทำได้โดยการสังเกตการณ์จากพื้นผิวโลก—ในตอนแรกด้วยตาเปล่า จากนั้นจึงใช้กล้องโทรทรรศน์ ก่อนที่จะมีเทคโนโลยีจรวดที่เชื่อถือได้ มนุษย์เข้าใกล้อวกาศมากที่สุดก็ด้วยการบินบอลลูน ในปี 1935 บอลลูนExplorer II ของอเมริกา ซึ่งมีลูกเรือบินขึ้นไปถึงระดับความสูง 22 กิโลเมตร (14 ไมล์) ^{[ 208 ]}ซึ่งถูกทำลายสถิติอย่างมากในปี 1942 เมื่อการปล่อยจรวด A-4 ของเยอรมันครั้งที่สาม ขึ้นไปถึงระดับความสูงประมาณ 80 กิโลเมตร (50 ไมล์) ในปี 1957 ดาวเทียมไร้คนขับSputnik 1ถูกปล่อยโดยจรวด R-7 ของรัสเซีย เข้าสู่วงโคจรของโลกที่ระดับความสูง 215–939 กิโลเมตร (134–583 ไมล์) ^{[ 209 ]}ตามมาด้วยการบินอวกาศของมนุษย์ครั้งแรกในปี 1961 เมื่อยูริ กาการินถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรบนยานVostok 1มนุษย์กลุ่มแรกที่หลุดพ้นจากวงโคจรต่ำของโลกคือแฟรงค์ บอร์แมนจิม โลเวลล์และวิลเลียม แอนเดอร์สในปี 1968 บนยานอวกาศอพอลโล 8 ของอเมริกา ซึ่งโคจรรอบดวงจันทร์ได้^{[ 210 ]}และไปถึงระยะห่างสูงสุด 377,349 กิโลเมตร (234,474 ไมล์) จากโลก^{[ 211 ]}

ยานอวกาศลำแรกที่บรรลุความเร็วหลุดพ้นคือยานลูน่า 1 ของโซเวียต ซึ่งทำการบินผ่านดวงจันทร์ในปี 1959 ^{[ 212 ]}ในปี 1961 ยานเวเนรา 1กลายเป็นยานสำรวจดาวเคราะห์ลำแรก มันเปิดเผยการมีอยู่ของลมสุริยะและทำการบินผ่านดาวศุกร์ เป็นครั้งแรก แม้ว่าจะขาดการติดต่อก่อนที่ ^จะถึงดาวศุกร์ ภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกคือการบินผ่านดาวศุกร์ในปี 1962 โดยยานมาริเนอร์ 2 ^{[ 213} ] การบินผ่านดาวอังคารครั้งแรกเกิดขึ้นโดยยานมาริเนอร์ 4ในปี 1964 นับตั้งแต่นั้นมา ยานอวกาศไร้คนขับได้สำรวจดาวเคราะห์แต่ละดวงในระบบสุริยะ รวมถึงดวงจันทร์และดาวเคราะห์น้อยและดาวหางจำนวนมากได้สำเร็จ พวกมันยังคงเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับการสำรวจอวกาศภายนอก รวมถึงการสังเกตการณ์โลก^{[ 214 ]}ในเดือนสิงหาคม 2012 ยานวอยเอเจอร์ 1กลายเป็นวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นชิ้นแรกที่ออกจากระบบสุริยะและเข้าสู่อวกาศระหว่างดวงดาว^{[ 215 ]}

อวกาศได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของสังคมโลก มันมีประโยชน์มากมายต่อเศรษฐกิจและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

การวางดาวเทียมเทียมในวงโคจรของโลกได้ก่อให้เกิดประโยชน์มากมายและกลายเป็นภาคส่วนที่โดดเด่นของเศรษฐกิจอวกาศ ดาวเทียมเหล่านี้ช่วยให้สามารถถ่ายทอดการสื่อสารระยะไกลเช่น โทรทัศน์ เป็นวิธีการนำทางที่แม่นยำและช่วยให้สามารถตรวจสอบสภาพอากาศและการสำรวจระยะไกลของโลกได้โดยตรงผ่านการสังเกตการณ์โลกบทบาทหลังนี้มีประโยชน์หลากหลาย รวมถึงการติดตามความชื้นในดินเพื่อการเกษตร การพยากรณ์การไหลของน้ำจากหิมะตามฤดูกาล การตรวจจับโรคในพืชและต้นไม้ และการเฝ้าระวังกิจกรรมทางทหาร^{[ 216 ]} ดาวเทียม ยังอำนวยความสะดวกในการค้นพบและติดตามอิทธิพล ของ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 217 ]}ดาวเทียมใช้ประโยชน์จากแรงต้านในอวกาศที่ลดลงอย่างมากเพื่อรักษาวงโคจรที่เสถียร ทำให้สามารถครอบคลุมทั่วโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับบอลลูนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์หรือสถานีแพลตฟอร์มระดับสูงซึ่งมีข้อดีอื่นๆ^{[ 218 ]}

การที่ไม่มีอากาศทำให้อวกาศเป็นสถานที่ที่เหมาะสมสำหรับการศึกษาดาราศาสตร์ในทุกช่วงความยาวคลื่นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าหลักฐานนี้มาจากภาพที่ส่งกลับมาโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งทำให้สามารถสังเกตแสงจากเมื่อกว่า 13 พันล้านปีก่อน—เกือบถึงช่วงเวลาของบิ๊กแบง—ได้^{[ 219 ]}ไม่ใช่ทุกสถานที่ในอวกาศจะเหมาะสำหรับกล้องโทรทรรศน์ฝุ่นจักรราศีระหว่างดาวเคราะห์ปล่อยรังสีอินฟราเรดใกล้แบบกระจาย ซึ่งสามารถบดบังการปล่อยแสงจากแหล่งกำเนิดที่จางๆ เช่น ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ การเคลื่อนย้ายกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดออกไปให้พ้นฝุ่นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ^{[ 220 ]}ในทำนองเดียวกัน สถานที่อย่างเช่นหลุมอุกกาบาตเดดาลัสที่ด้านไกลของดวงจันทร์สามารถป้องกันกล้องโทรทรรศน์วิทยุจากการรบกวนความถี่วิทยุที่ขัดขวางการสังเกตการณ์จากโลกได้^{[ 221 ]}

สุญญากาศอันลึกในอวกาศอาจทำให้เป็นสภาพแวดล้อมที่น่าสนใจสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่าง เช่น กระบวนการที่ต้องการพื้นผิวที่สะอาดมากเป็นพิเศษ[ ^{223 ] เช่น}เดียวกับการขุดแร่จากดาวเคราะห์น้อยการผลิตในอวกาศ จะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากโดยมีโอกาสน้อยที่จะได้รับผลตอบแทนในทันที ^{[ 224 ]}ปัจจัยสำคัญในค่าใช้จ่ายทั้งหมดคือต้นทุนที่สูงในการส่งมวลขึ้นสู่วงโคจรของโลก: 10,000–32,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ตามการประมาณการในปี 2549 (โดยคำนึงถึงอัตราเงินเฟ้อตั้งแต่นั้นมา) ^{[ 225 ]}ต้นทุนในการเข้าถึงอวกาศลดลงตั้งแต่ปี 2556 จรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้บางส่วน เช่นFalcon 9ได้ลดต้นทุนการเข้าถึงอวกาศลงต่ำกว่า 3,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ด้วยจรวดใหม่เหล่านี้ ต้นทุนในการส่งวัสดุขึ้นสู่อวกาศยังคงสูงเกินไปสำหรับหลายอุตสาหกรรม แนวคิดที่เสนอเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ได้แก่ระบบปล่อยจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่าง สมบูรณ์ การปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศ โดยไม่ใช้จรวดสายเคเบิลแลกเปลี่ยนโมเมนตัมและลิฟต์อวกาศ^{[ 226 ]}

การเดินทางระหว่างดวงดาวโดยลูกเรือมนุษย์ในปัจจุบันยังคงเป็นเพียงความเป็นไปได้ทางทฤษฎีเท่านั้น ระยะทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดหมายความว่าจะต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่และความสามารถในการดูแลลูกเรืออย่างปลอดภัยสำหรับการเดินทางที่กินเวลานานหลายทศวรรษ ตัวอย่างเช่น การศึกษา โครงการ Daedalusซึ่งเสนอยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยการหลอมรวมของดิวเทอเรียมและฮีเลียม-3จะต้องใช้เวลา 36 ปีในการไปถึง ระบบ Alpha Centauri ที่ "ใกล้" ระบบขับเคลื่อนระหว่างดวงดาวอื่นๆ ที่เสนอ ได้แก่ใบเรือแสงเครื่องยนต์ไอพ่นและระบบขับเคลื่อนด้วยลำแสงระบบขับเคลื่อนที่ก้าวหน้ากว่านั้นอาจใช้ปฏิสสารเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งอาจทำให้มีความเร็วสัมพัทธภาพได้^{[ 227 ]}

จากพื้นผิวโลก อุณหภูมิที่เย็นจัดของอวกาศภายนอกสามารถนำมาใช้เป็น เทคโนโลยีการทำความเย็น แบบหมุนเวียนสำหรับการใช้งานต่างๆ บนโลกผ่านการทำความเย็นด้วยการแผ่รังสีในเวลากลางวันแบบพาสซีฟ [ ^{228 ] [ 229 ] ซึ่ง}ช่วยเพิ่ม การถ่ายเทความร้อน จากการแผ่รังสีอินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) ผ่าน หน้าต่างอินฟราเรดของชั้นบรรยากาศไปยังอวกาศภายนอก ทำให้อุณหภูมิโดยรอบลดลง^{[ 230 ] [ 231 ]}วัสดุเมตาโฟตอนิกสามารถใช้เพื่อยับยั้งความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้^{[ 232 ]}

อวกาศหรือสวรรค์นอกโลก เป็นสถานที่ในจินตนาการของผู้คนทั่วโลกและตลอดมา โดยยุคอวกาศได้เพิ่มความเป็นจริงทางวัตถุให้กับสิ่งนี้^{[ 233 ]}วัฒนธรรมของนอกโลกเป็นหัวข้อของดาราศาสตร์วัฒนธรรมพร้อมด้วยสาขาที่เกี่ยวข้อง เช่นดาราศาสตร์โบราณประวัติศาสตร์โหราศาสตร์ดาราศาสตร์ชาติพันธุ์และประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ [ ^{234 ] การ}ปรากฏตัวของมนุษย์ในอวกาศได้รับการศึกษาโดยสังคมวิทยาอวกาศและ โบราณคดีอวกาศ

การคาดการณ์เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเดินทางในอวกาศ และการมาถึงของยุคอวกาศ ^นั้นเกี่ยวพันกับความคิดเรื่องยูโทเปียและลัทธิล่าอาณานิคม [ ^{235 ] [ 92 ]}ซึ่งพัฒนาแนวคิดเรื่องการตั้งอาณานิคมในอวกาศ [ ^{236 ]}ทำให้เกิดการสำรวจอวกาศ^{[ 237 ]}และแนวคิดเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 238 ]}โดยอีกฝ่ายหนึ่งถูกเข้าใจว่าเป็นสิ่งมีชีวิตต่างดาว^{หรือมาจากโลกอื่น [ 239 ] ไม่ใช่เพียงแค่นอกอาณาเขตหรือรอบนอก [} 235 ] ซึ่ง^{สร้างสภาวะ}ของความเป็นสิ่งมี^{ชีวิตนอกโลก} [ 240 ] ^{หนึ่งใน}ความเชื่อมโยงแรกๆ ของลัทธิล่าอาณานิคมกับอวกาศภายนอกได้รับการบันทึกไว้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1638 เมื่อ^จอห์น วิลกินส์ เสนอในA Discourse Concerning a New Planetว่านักผจญภัยในอนาคตอย่างฟรานซิส เดรกและ คริ ^สโตเฟอร์ โคลัมบัสอาจไปถึงดวงจันทร์ และผู้คนอาจอาศัยอยู่ที่นั่น^{[ 241 ]}

การเดินทางในอวกาศส่งผลกระทบต่อการรับรู้โลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการสังเกตการณ์โลกซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์มุมมองโดยรวมและความสุขเมื่อมองดวงจันทร์จากโลก เป็นที่ยอมรับว่าขบวนการด้านสิ่งแวดล้อมได้รับแรงบันดาลใจเป็นพิเศษจากการสังเกตการณ์โลกและภาพต่างๆ เช่นโลกสีน้ำเงิน^{[ 242 ]}