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2021 年 09 月 28 日 星期 放大 缩小 默认  
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想要太空旅行 先过卡门线

  近日,“平民”太空游点燃了人类探索地球大气层以外空间的热情。马斯克的太空探索技术公司(SpaceX)完成首次民用飞行任务,将4位“平民”送入太空,并到达585公里高度轨道,这一高度已经远远高于了“卡门线”。要知道,唯有越过“卡门线”的航天器,才能被称为真正到达了太空。

  卡门线是一条什么线

  卡门线(Kármán line)是一条人为划分的太空中的虚拟分界线。它位于地球海拔100公里处的空中,是国际航空联合会定义的,也是大部分国家认可的地球大气层与外太空的界线。

  当航天器发射后,为了保持飞行状态会持续加速,直至切线方向上的速度达到第一宇宙速度(7.9千米/秒)后,就和地心引力平衡。该航天器就可环绕地球运行,不再落回地面。而航天器达到这个速度时,所处的高度差不多正好就是100公里处,由此成为了国际上公认的太空边界。

  在这个高度,气体分子的密度已经非常稀少,大约每立方米才有100~120个气体分子。普通航空器一旦超过卡门线,燃油发动机将因为氧气分子过少而无法启动。因此国际上认为,卡门线不仅是地球大气层与外太空的界线,还是从“航空”过渡到“航天”的界线。低于此线,只能叫航空。高于此线,才叫航天。

  航空和航天分界线

  日前,特斯拉首席执行官马斯克旗下的SpaceX,成功执行了一次由平民(civilian)机组执行的绕地球轨道飞行任务。在没有专业宇航员的情况下,把搭载4名含商人、数据工程师、地球科学家和儿童研究医院医师助理的飞船送上太空,进行了为期三天的太空之旅,并到达了585公里高度轨道。

  这是一场真正的太空旅行,585公里的高度不但远远飞越了卡门线,也高于了国际空间站的高度,几乎比肩哈勃空间望远镜的高度。众所周知,哈勃望远镜在570~600公里的高度绕地球运行,而国际空间站的平均轨道高度仅在350~400公里。当然,SpaceX这次任务的高度也越过了中国空间站,中国空间站轨道高度也在400公里左右。

  但在此前,亚马逊CEO杰夫·贝索斯旗下商业太空公司蓝色起源的飞船到达高度仅为105.6公里,并且从发射到着陆共计只花了10分30秒钟,相当于到卡门线“打了个卡”。而英国亿万富翁布兰森的维珍银河飞船全程失重时间更是只有4分钟,最高海拔仅达86公里,因此被贝索斯嘲笑就是个高空飞机“飞不上卡门线,窗户小还不环保”。

  卡门线存在争议

  实际上,部分国家关于卡门线100公里的高度定义,是存在争议的。

  卡门线是目前公认的太空边界,但并不具有国际法上的意义。国际上默认空间边界以下的空域所有权,属于在其下方的国家。而在空间边界以上的外太空不属于任何一个国家,理论上是允许各国卫星自由飞行的。如果卡门线按100公里定,那么某个国家的卫星在80多公里的高度飞过,就会被认为是侵犯了其他国家的主权。

  从1951年到1962年间,全球出现了大约30种关于卡门线高度的不同意见,边界高度的定义范围在海拔20~400公里不等。美国宇航局NASA通常认为80公里以上就是外太空了,并为8位驾驶X-15火箭动力飞机到达80公里以上区域的飞行员授予了宇航员身份。因此,卡门线的定义其实不完全是一个科学问题,多多少少会受到政治诉求的影响。

  值得一提的是,卡门线的得名,源自美国工程师冯·卡门。我国著名科学家钱学森、钱伟长、郭永怀都曾经是冯·卡门的学生。(本报综合)

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