Východ slunce … při pohledu shora na Kármánovu liniiZa touto stále kontroverzní definicí se skrývá obtížnější otázka, než se zdá: od kdy jsme „ve vesmíru“? Kde se zastaví letectví, aby se stal vesmírným letem?
Theodore Von Kármán (1881-1963) je matematik, inženýr a fyzik narozený v Budapešti. Svou kariéru strávil prací na aerodynamické fyzice v Evropě, poté ve třicátých letech emigroval do Spojených států a poté se stal v Kalifornii jedním z velkých fyziků prvních nadzvukových letů. Pokud ho však mnoho jeho děl a výtvorů přežije (je jedním ze zakladatelů velmi slavné laboratoře Jet Propulsion Laboratory), je nejlépe známý pro slavnou „Kármánovu linii“, která je velmi často definována jako hranice vesmíru. A ano, jeho jméno má přízvuky, na které každý zapomíná.
Ztracen v prostoru
Kdy jsme tedy „ve vesmíru“? Tato otázka má animované debaty téměř století, protože to není jednoduché. Naše atmosféra ve skutečnosti nepůsobí jako bublina: neexistuje žádná fyzická hranice nebo dobře definovaná zóna, ze které se nacházíme ve vesmírném vakuu. Atmosféra je s rostoucí nadmořskou výškou stále méně hustá. Několik kilometrů nad mořem je vzduch nedýchatelný. Většina letadel neletí nad 13 km nadmořské výšky, protože jejich reaktory potřebují kyslík, aby zajistily jejich spalování. Stratosférické balóny nevystoupají nad 50 km do výšky.Atmosféra tím ale nekončí: je zde mezosféra za ní, potom termosféra, která sahá od přibližně 85 km do více než 650 km nadmořské výšky. Ano, i tam nahoře stále existují vzdušné částice. A to sahá mnohem dále. V roce 2018 studie prokázala, že kolem… Měsíce, tj. 384 000 kilometrů od Země, byly velmi vzácné atmosférické molekuly!
Trochu matematiky
Takže nemáme odpověď na naši otázku. Bylo by „vesmírné vakuum“ závislé na atmosférickém tlaku? Von Kármán, který pracuje na nadzvukových letadlech, hledá definici sám, a proto bude vycházet z vzorce pro výtah: L = 1 / 2pv²SCl s L výtah, p hustota vzduchu , v rychlost letounu, S povrch letounu a Cl koeficient vztlaku.Jistě, vzorec není příliš důležitý. Jde spíše o pozorování: když řídíte letadlo a chcete létat ve vyšší nadmořské výšce, klesá hustota vzduchu, takže musíte zvýšit rychlost, abyste udrželi stejný vztlak (a vyhnout se spadnout). Stále sledujete? Studna. Až na to, že v jednom bodě bude hustota vzduchu tak nízká, že se zvýšením jeho rychlosti letadlo ve skutečnosti dosáhlo takzvané první kosmické rychlosti: je na oběžné dráze.
Kármánova čára je pivotní nadmořská výška, ze které musíte dosáhnout orbitální rychlosti kolem 28 500 km / h, abyste vytvořili vztlak (a vyhnuli se převrácení). Jinými slovy, je to nadmořská výška, nad kterou člověk opouštíaeronautika mluvit o kosmických letech …
Země viděná z ISS v nadmořské výšce 400 km
Turbo hranice
To je naprosto přijatelná definice, že? Ale věci nejsou tak snadné, jak se zdá: nyní musíme tuto nadmořskou výšku zjistit. Na základě svých výpočtů T. Von Kármán původně navrhl 83,6 km, což víceméně odpovídá pozdějším měřením: přibližně 85 km nadmořská výška začíná turbopauza, oblast, kde různé plyny atmosféry je obtížné se navzájem míchat. Bohužel změnou malých parametrů se mění výpočet a tím i nadmořská výška. Pro „hranici vesmíru“ je obtížné spočívat na plovoucích číslech … Komunita požaduje libovolný limit! Von Kármán pak navrhl 300 000 stop neboli 91,5 km. Ale zvolená nadmořská výška upřednostňuje kulaté číslo, obecnější veřejnost:100 km nad mořem. Zrodila se „Kármánova linie“.Tuto linii okamžitě přijala Mezinárodní letecká federace, která ji používala k rozlišení aeronautiky a astronautiky. Pro FAI z vás dokonce i parabolický let nad Kármánovou linií dělá astronauta. Podobně raketa vysílající užitečné zatížení pod Kármánovou linii provádí atmosférický let, zatímco nad ní se stává suborbitálním (pro parabolu) nebo orbitálním letem. Tato 100 km hranice se od té doby běžně používá a je považována širokou veřejností za standard. Musíme si však uvědomit, že nemá regulační hodnotu, což má určité důsledky!
Mezitím na druhé straně Atlantiku …
Například USA (velký astronautický národ, pokud existuje) nepoužívají Kármánovu linii jako vesmírnou hranici. Z praktických i politických důvodů se tato země rozhodla použít libovolnou hranici 50 mil nad mořem neboli 80,4 km. To také vytváří malé imbroglio, protože je možné získat „křídla“ amerického astronauta, aniž by byl mezinárodně uznáván … To platí zejména pro některé piloty amerického letadla X -15, nebo posádky raketového letadla Virgin Galactic věnované suborbitální turistice.O samotné definici Kármánovy linie se diskutuje dodnes, protože představuje prestiž, ale také právní rámec (pokud nad vámi letí letadlo v parabole ve výšce 85 km, že? v mezinárodním prostoru nebo ve vašem vzdušném prostoru?). A to i na fyzické úrovni: nejmenší kruhová oběžná dráha byla schválena letos v zimě ve výšce 167 km a japonská družice Tsubame ji dokázala udržovat pouze díky svým motorům, protože již existuje příliš velké atmosférické tření.
Budeme někdy muset zkontrolovat kopii a změnit Kármánovu linii? To není nemožné. Ale od Sputniku už vesmír není poslední hranicí …
