卡門線與領外空域的變更

類別: 新奇
majer@ 2018.08.06 , 12:00
3

卡門線與領外空域的變更

卡門線與領外空域的變更

卡門線(Kármán line)是指位於海拔100公里處的,通常用來作為外太空與地球大氣層分界線的虛擬概念。這個定義被為國際航空航天制定標準和儲存記錄的機構——國際航空聯合會所接受。

但根據一篇新鮮出爐的論文,也許它的取值有點過於規整了。新的研究認為,外太空邊界線應該定在距離地球約80公里高處。

這就是哈佛—史密森尼天體物理中心的天體物理學家Jonathan C. McDowell的觀點,他認為空間界線的標尺至少應該基於衛星的軌道和亞軌道軌跡。

當一艘飛船衝向大氣層時,空氣逐漸變得稀薄,提升的程度越來越小。為了保持飛行,飛船需要持續加速;最終,它達到了所謂的軌道速度:第一宇宙速度,也即環繞速度——衛星只要獲得這一水平方向的速度後,不需要再加動力就可以環繞地球飛行。

國際航空聯合會採用的100公里標準,差不多就是飛行器達到該速度時,所處的高度。

但它不僅僅是一個名字。在管轄權意義上定義空間邊界也很重要。在某個邊界以下,可以說空域屬於它下面的國家,而在該線以上,存在著自由空間,理論上允許衛星自由飛行。

所以說回到McDowell。選擇80公里的高處作為分界線,正好位於中間層——下中層和上層熱層之間的邊界,以及地球大氣層中最冷的那段高度區間。

McDowell使用北美防空司令部收錄的檔案,分析了43000顆衛星的超過9000萬個點座標的軌道資料,時間最早可追溯到1957年的。

大多數衛星都飛得很高,但是他確定有50顆衛星的高度在100公里以下,降至80公里的高度,並且至少在這一高度繞行地球一圈或兩圈。

“你會認為說,這些衛星在太空中,然後每隔2小時又不在太空中嗎?”他告訴Science,“這似乎很傻。”

他的下一步工作是觀察衛星圍繞地球執行時的高度點——他發現,在66公里到88公里之間的範圍內,空氣動力學特徵從顯性轉變為可忽略不計。

他的觀點早有先例。雖然美國官方不承認所謂的太空邊界,但美國國防部會向任何在執行任務時飛行高度超過80公里的飛行員授予宇航員的稱號。關於如何設定卡門線爭議已持續數十年的之久。

其他科學家告訴Science,McDowell提供了充足的論據。西南研究所的行星科學家Alan Stern稱其為“有說服力的論據”,而維珍銀河執行長George Whitesides稱McDowell的工作是“堅實的研究範例”。

這並不意味著我們很快就要改變以往的行業標準:McDowell在1994年首次提出他的主張——超過25年,航空業仍然因循古典的定義。也許未來會出現一個新的術語:McDowell線。

該論文將刊登在10月份的Acta Astronautica期刊上,並已在網上發表。

本文譯自sciencealert,由譯者majer基於創作共用協議(BY-NC)釋出。

卡門線與領外空域的變更原文請看這裡