@ 2018.08.06 , 12:00

卡门线与领外空域的变更

卡门线与领外空域的变更

卡门线(Kármán line)是指位于海拔100公里处的,通常用来作为外太空与地球大气层分界线的虚拟概念。这个定义被为国际航空航天制定标准和保存记录的机构——国际航空联合会所接受。

但根据一篇新鲜出炉的论文,也许它的取值有点过于规整了。新的研究认为,外太空边界线应该定在距离地球约80公里高处。

这就是哈佛—史密森尼天体物理中心的天体物理学家Jonathan C. McDowell的观点,他认为空间界线的标尺至少应该基于卫星的轨道和亚轨道轨迹。

当一艘飞船冲向大气层时,空气逐渐变得稀薄,提升的程度越来越小。为了保持飞行,飞船需要持续加速;最终,它达到了所谓的轨道速度:第一宇宙速度,也即环绕速度——卫星只要获得这一水平方向的速度后,不需要再加动力就可以环绕地球飞行。

国际航空联合会采用的100公里标准,差不多就是飞行器达到该速度时,所处的高度。

但它不仅仅是一个名字。在管辖权意义上定义空间边界也很重要。在某个边界以下,可以说空域属于它下面的国家,而在该线以上,存在着自由空间,理论上允许卫星自由飞行。

所以说回到McDowell。选择80公里的高处作为分界线,正好位于中间层——下中层和上层热层之间的边界,以及地球大气层中最冷的那段高度区间。

McDowell使用北美防空司令部收录的档案,分析了43000颗卫星的超过9000万个点坐标的轨道数据,时间最早可追溯到1957年的。

大多数卫星都飞得很高,但是他确定有50颗卫星的高度在100公里以下,降至80公里的高度,并且至少在这一高度绕行地球一圈或两圈。

“你会认为说,这些卫星在太空中,然后每隔2小时又不在太空中吗?”他告诉Science,“这似乎很傻。”

他的下一步工作是观察卫星围绕地球运行时的高度点——他发现,在66公里到88公里之间的范围内,空气动力学特征从显性转变为可忽略不计。

他的观点早有先例。虽然美国官方不承认所谓的太空边界,但美国国防部会向任何在执行任务时飞行高度超过80公里的飞行员授予宇航员的称号。关于如何设置卡门线争议已持续数十年的之久。

其他科学家告诉Science,McDowell提供了充足的论据。西南研究所的行星科学家Alan Stern称其为“有说服力的论据”,而维珍银河首席执行官George Whitesides称McDowell的工作是“坚实的研究范例”。

这并不意味着我们很快就要改变以往的行业标准:McDowell在1994年首次提出他的主张——超过25年,航空业仍然因循古典的定义。也许未来会出现一个新的术语:McDowell线。

该论文将刊登在10月份的Acta Astronautica期刊上,并已在网上发表。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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