Saullēkts … Skatoties no augšas uz Kármán līniju.Aiz šīs joprojām strīdīgās definīcijas slēpjas sarežģītāks jautājums, nekā šķiet: no kura laika mēs esam “kosmosā”? Kur apstājas aeronautika, lai kļūtu par lidojumu kosmosā?
Teodors Fon Kármans (1881-1963) ir matemātiķis, inženieris un fiziķis, dzimis Budapeštā. Viņš savu karjeru pavadīja, strādājot pie aerodinamiskās fizikas Eiropā, pirms 30. gados emigrēja uz Amerikas Savienotajām Valstīm, pēc tam Kalifornijā kļūstot par vienu no lielākajiem pirmo virsskaņas lidojumu fiziķiem. Tomēr, ja daudzi viņa darbi un radījumi viņu pārdzīvo (viņš ir viens no ļoti slavenās reaktīvo dzinēju laboratorijas dibinātājiem), viņš ir vislabāk pazīstams ar slaveno "Kármán Line", kas ļoti bieži tiek definēts kā kosmosa robeža. Un jā, viņa vārdam ir akcenti, kurus visi aizmirst.
Pazudis kosmosā
Tātad, kad mēs esam "kosmosā"? Jautājums ir izraisījis animācijas debates gandrīz gadsimtu, jo tas nav vienkārši. Patiešām, mūsu atmosfēra nedarbojas kā burbulis: nav fiziskas robežas vai precīzi definētas zonas, no kuras mēs nonākam kosmosa vakuumā. Atmosfēra ir tikai arvien mazāk blīva, palielinoties augstumam. Dažus kilometrus virs jūras līmeņa gaiss nav elpojošs. Lielākā daļa lidmašīnu nelido virs 13 km augstuma, jo to reaktoriem degšanas nodrošināšanai nepieciešams skābeklis. Stratosfēras baloni nepārsniedz 50 km augstumā.Tomēr atmosfēra ar to nebeidzas: ārpus tās ir mezosfēra, tad termosfēra, kas stiepjas no aptuveni 85 km līdz vairāk nekā 650 km augstumā. Jā, pat tur augšā joprojām ir dažas gaisā esošas daļiņas. Un tas sniedzas daudz tālāk. 2018. gadā pētījums pierādīja, ka ap… Mēnes, ti, 384 000 kilometru attālumā no Zemes, ir ļoti reti sastopamas atmosfēras molekulas!
Mazliet matemātikas
Tāpēc mums nav atbildes uz mūsu jautājumu. Vai “kosmosa vakuums” būtu atkarīgs no atmosfēras spiediena? Fon Kármans, kurš strādā virsskaņas lidmašīnās, pats meklē definīciju un tāpēc sāks no lifta formulas: L = 1 / 2pv²SCl ar L pacēlāju, p gaisa blīvums , v lidmašīnas ātrums, S lidmašīnas virsma un Cl pacelšanas koeficients.Esiet drošs, ka formula nav ļoti svarīga. Drīzāk ar to saistās novērojums: pilotējot lidmašīnu un vēloties lidot augstākā augstumā, gaisa blīvums samazinās, tāpēc jums jāpalielina ātrums, lai uzturētu to pašu pacēlāju (un izvairītos no tā gāzt). Vai jūs joprojām sekojat? Nu labi. Izņemot to, ka vienā brīdī gaisa blīvums būs tik zems, ka, palielinot ātrumu, plakne faktiski ir sasniegusi tā saukto pirmo kosmisko ātrumu: tā atrodas orbītā.
Nu, Kármán līnija ir pagrieziena augstums, no kura jums jāsasniedz orbītas ātrums, aptuveni 28 500 km / h, lai radītu pacēlumu (un izvairītos no grimšanas lejā). Citiem vārdiem sakot, tas ir augstums, virs kura cilvēks pametaeronautika, lai runātu par lidojumu kosmosā …
Zeme, skatoties no ISS, 400 km augstumā
Turbo robeža
Tā ir pilnīgi pieņemama definīcija, vai ne? Bet viss nav tik viegli, kā šķiet: tagad mums ir jāatrod šis augstums. Balstoties uz saviem aprēķiniem, T. Fon Kármans sākotnēji ierosināja 83,6 km, kas vairāk vai mazāk atbilst vēlāk noteiktajiem mērījumiem: aptuveni 85 km augstumā sākas turbopauze - reģions, kurā dažādās gāzes atmosfērā ir grūti sajaukt viens ar otru. Diemžēl, mainot mazus parametrus, aprēķins mainās un līdz ar to mainās arī augstums. Grūti, lai “kosmosa robeža” būtu balstīta uz peldošiem skaitļiem … Sabiedrība pieprasa patvaļīgu robežu! Tad Fon Kármans ierosināja 300 000 pēdas jeb 91,5 km. Bet izvēlētais augstums dod priekšroku apaļam skaitam, plašākai sabiedrībai:100 km virs jūras līmeņa. Dzimis “Kármán Line”.Šo līniju nekavējoties pieņēma Starptautiskā Aéronautique Internationale, kas to izmantoja, lai atšķirtu aeronautiku un astronautiku. FAI gadījumā pat parabolisks lidojums virs Kármán līnijas padara jūs par astronautu. Tāpat raķete, kas nosūta kravu zem Kármán līnijas, veic atmosfēras lidojumu, bet virs tā kļūst par suborbitālu (parabolai) vai orbitālo lidojumu. Šī 100 km robeža kopš tā laika ir bijusi koplietošanā, un plašāka sabiedrība to uzskata par standartu. Tomēr mums jāatceras, ka tam nav normatīvas vērtības, kam ir dažas sekas!
Tikmēr Atlantijas okeāna otrā pusē …
Piemēram, Amerikas Savienotās Valstis (liela astronautiska nācija, ja tāda ir) neizmanto Kármán līniju kā kosmosa robežu. Gan praktisku, gan politisku apsvērumu dēļ šī valsts ir izvēlējusies patvaļīgu robežu izmantot 50 jūdzes virs jūras līmeņa jeb 80,4 km. Tas rada arī mazus imbroglios, jo ir iespējams iegūt amerikāņu astronauta "spārnus", neatzīstot to par starptautisku … Tas jo īpaši attiecas uz dažiem amerikāņu lidmašīnas X pilotiem -15, jeb suborbitālajam tūrismam veltītās raķetes “Virgin Galactic” komandas.Pati Kármán līnijas definīcija joprojām tiek apspriesta par to, ko tā pārstāv prestiža ziņā, bet arī tiesiskajā regulējumā (ja lidmašīna lido virs jums parabolā 85 km augstumā, vai ne? starptautiskajā telpā vai jūsu gaisa telpā?). Un pat fiziskā līmenī: mazākā apļveida orbīta šoziem tika apstiprināta 167 km augstumā, un Japānas satelīts Tsubame to varēja uzturēt tikai pateicoties saviem dzinējiem, jo atmosfēras berzes jau ir par daudz.
Vai mums kādreiz būs jāpārskata kopija un jāmaina Kármán līnija? Tas nav neiespējami. Bet kopš Sputnik telpa vairs nav pēdējā robeža …
