我们生活在大气层,当中越往上大气层越稀薄,最终会进入太空。那么大气层和太空的边界在哪里?目前国际上以一百公里为分界线,由于这条线是航空航天工程师冯-卡门提出来的,又称卡门线。其实冯-卡门当年提出这个分界线的初衷并非是要研究大气层的性质,而是为了划分航空与航天两种技术的边界。
我们知道空气越稀薄飞机就必须飞得更快,才能靠机翼获得足够升力。到达一定高度后,这个理论速度便会超过第一宇宙速度。这样一来飞行器靠离心力就能对抗地心引力,机翼失去价值航空也就成为航天。
另外飞机发动机要靠吸收周围空气来燃烧,当空气稀薄到一定程度,飞机发动机就无法吸收到足够的空气,而航天器入轨后仅靠惯性就能飞行。当然航天器会受到稀薄气体分子的阻力,轨道逐渐下降,但由于速度足够快可以抵销这种影响,围绕地球旋转,一旦低于某个高度大气层就会稠密到无法让航天器保持轨道飞行而坠毁。
综合航空与航天两方面的考虑,冯-卡门认为离地面85公里到100公里是大气层和太空的分界线,下面是飞机的领域,上面是卫星和飞船的地盘。冯-卡门是从技术角度来划分天空与太空,航天事业的发展让这种划分又有了法律意义。
一国领土上面的大气层是该国领空不能随便进入,而航天器绕地球飞行会从很多国家上空飞过,如果不分清天空和太空,航天事业就无法进行。于是海拨一百公里高处,就被硬性规定为太空边界。
当然这条人为规定的线一直遭遇质疑,美国哈佛一史密森天体物理中心的麦克道尔研究了4.3万颗卫星的轨道,发现至少有50颗卫星曾经在85公里的低轨道上飞行。这说明从技术角度上看,卫星完全能在卡门线下面飞行,但如果按照国际惯例它们已经侵犯了各国领空。
美国空军也有一个内部规定,把飞到80公里以上高空的人称为宇航员,几名作过亚轨道飞行而并没有进入地球轨道的飞行员因此被追授为宇航员。
另有一些学者则认为卡门线定得过低,理由是大气层如果稀薄到完全呈黑色,需要高达160公里以上,最近维珍银河与蓝色起源等公司纷纷推出亚轨道旅行,游客们花几万美元买张票登上他们的火箭飞机,短暂地冲进太空不进入地球轨道便降落回来。
这样就必须准确定义究竟飞到多高才算是进入太空,只要飞到三四十公里高地平线呈弧形,能获得类似于飞船上宇航员的某些感受,但这离卡门线还很远。麦克道尔仔细研究各种卫星在返回时发生的情况,发现直到66公里高处大气阻力都可以忽略不计,这比冯卡门计算的85公里下限还要低,更不用说一百公里的法定线。
显然太空游公司更喜欢这个新边界,这意味着他们不用飞那么高就能满足顾客需求。
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