- lạc vào không gian
- một chút toán học
- biên giới turbo
- Trong khi đó, ở bên kia Đại Tây Dương …
Đằng sau định nghĩa vẫn còn gây tranh cãi này ẩn chứa một câu hỏi khó hơn tưởng tượng: khi nào chúng ta “ở trong không gian”? Hàng không dừng ở đâu để trở thành chuyến bay vũ trụ?
Theodore Von Kármán (1881-1963) là một nhà toán học, kỹ sư và nhà vật lý sinh ra ở Budapest. Ông đã dành sự nghiệp của mình để nghiên cứu vật lý khí động học ở châu Âu trước khi di cư đến Hoa Kỳ vào những năm 1930, sau đó trở thành một trong những nhà vật lý vĩ đại của các chuyến bay siêu thanh đầu tiên ở California. Tuy nhiên, nếu nhiều tác phẩm và sáng tạo của anh ấy còn tồn tại (anh ấy là một trong những người sáng lập Phòng thí nghiệm Lực đẩy Phản lực rất nổi tiếng), anh ấy được biết đến nhiều nhất với “Đường Kármán”, rất thường được xác định là ranh giới của không gian. . Và vâng, tên của anh ấy có dấu, mà mọi người đều quên.
lạc vào không gian
Vậy, khi nào chúng ta “ở trong không gian”? Câu hỏi đã là chủ đề tranh luận trong gần một thế kỷ, bởi vì nó không hề đơn giản. Thật vậy, bầu khí quyển của chúng ta không hoạt động giống như bong bóng: không có ranh giới vật lý hoặc vùng được xác định rõ ràng mà từ đó chúng ta thấy mình đang ở trong chân không của không gian. Bầu khí quyển ngày càng ít đặc hơn khi độ cao tăng lên. Ở độ cao vài km, không khí không thể xử lý được. Phần lớn các máy bay không bay quá độ cao 13 km vì lò phản ứng của chúng cần oxy để đảm bảo quá trình đốt cháy của chúng. Khí cầu ở tầng bình lưu không bay lên trên độ cao 50 km.
Tuy nhiên, bầu khí quyển không kết thúc ở đó: còn có tầng trung lưu bên ngoài, sau đó là khí quyển, kéo dài từ khoảng 85 km đến hơn 650 km ở độ cao. Vâng, ngay cả trên đó, vẫn có một số hạt trong khí quyển. Và nó còn mở rộng hơn nữa. Vào năm 2018, một nghiên cứu đã chứng minh rằng có rất hiếm các phân tử khí quyển xung quanh … Mặt trăng, cách Trái đất 384.000 km!
một chút toán học
Vì vậy, chúng tôi không có câu trả lời cho câu hỏi của chúng tôi. “Chân không vũ trụ” có phụ thuộc vào áp suất khí quyển không? Von Kármán, người làm việc trên máy bay siêu thanh, đang tự mình tìm kiếm một định nghĩa, và do đó sẽ bắt đầu từ công thức lực nâng: L = 1/ 2pv²SCl với L sự hao mòn (nâng bằng tiếng Anh), P mật độ không khí, v tốc độ máy bay, S bề mặt của máy bay và Cl hệ số của lực nâng.
Hãy yên tâm, công thức không quan trọng lắm. Đúng hơn là quan sát đi kèm với nó: khi bạn lái máy bay và bạn muốn bay ở độ cao lớn hơn, mật độ của không khí giảm xuống, vì vậy bạn phải tăng tốc độ của mình để duy trì cùng một lực nâng (và tránh rơi xuống) . Bạn vẫn đang theo dõi chứ? Tốt. Ngoại trừ việc tại một thời điểm nào đó, mật độ của không khí sẽ thấp đến mức khi tăng tốc độ của nó, trên thực tế, máy bay đã đạt đến cái được gọi là tốc độ vũ trụ đầu tiên: nó đang ở trên quỹ đạo.
Vâng, Đường Kármán là độ cao trục mà từ đó bạn phải đạt đến tốc độ quỹ đạo, khoảng 28.500 km / h, để tạo ra lực nâng (và tránh giảm mạnh). Nói cách khác, đó là độ cao vượt quá độ cao mà chúng ta rời khỏi ngành hàng không để nói về chuyến bay vào vũ trụ …
biên giới turbo
Đó là một định nghĩa hoàn toàn có thể chấp nhận được, phải không? Nhưng mọi thứ không dễ dàng như họ tưởng: bây giờ chúng ta phải tìm ra độ cao này. Dựa trên tính toán của mình, T. Von Kármán lần đầu tiên đề xuất 83,6 km, ít nhiều tương ứng với các phép đo được thiết lập sau này: ở độ cao khoảng 85 km, động cơ phản lực bắt đầu, một vùng mà các khí khác nhau khó trộn lẫn với nhau. Thật không may, bằng cách thay đổi các thông số nhỏ, tính toán thay đổi và do đó độ cao thay đổi. Khó để “ranh giới không gian” dựa trên số trôi nổi … Cộng đồng kêu gọi giới hạn tùy tiện! Von Kármán sau đó đề xuất 300.000 feet, hay 91,5 km. Nhưng độ cao được chọn ủng hộ một con số tròn trịa, phổ biến hơn: 100 km so với mực nước biển. Tuyến Kárman ”được sinh ra.
Đường này ngay lập tức được áp dụng bởi Liên đoàn Hàng không Quốc tế, sử dụng nó để phân biệt giữa hàng không và du hành vũ trụ. Đối với FAI, ngay cả một chuyến bay hình parabol trên Tuyến Kármán cũng khiến bạn trở thành phi hành gia. Tương tự, một tên lửa gửi một trọng tải bên dưới Đường Kármán thực hiện chuyến bay trong khí quyển, trong khi phía trên nó trở thành quỹ đạo phụ (đối với một parabol) hoặc chuyến bay theo quỹ đạo. Đường biên giới dài 100 km này đã được sử dụng phổ biến và công chúng coi đây là một tiêu chuẩn. Tuy nhiên, cần phải nhớ rằng nó không có giá trị pháp lý, điều này gây ra một số hậu quả!
Trong khi đó, ở bên kia Đại Tây Dương …
Chẳng hạn như Hoa Kỳ (một quốc gia du hành vũ trụ vĩ đại nếu từng có) không sử dụng Đường Kármán làm biên giới không gian. Vì lý do thực tế cũng như chính trị, quốc gia này đã chọn sử dụng một đường biên giới tùy ý ở độ cao 50 dặm, hay 80,4 km. Điều này cũng tạo ra các dấu hiệu nhỏ vì có thể có được “đôi cánh” của một phi hành gia Mỹ mà không được quốc tế công nhận … Điều này đặc biệt xảy ra đối với một số phi công của máy bay Mỹ X-15, hoặc phi hành đoàn của Virgin Máy bay tên lửa thiên hà dành riêng cho du lịch dưới quỹ đạo.
Định nghĩa về Đường Kármán vẫn còn đang được tranh luận cho đến ngày nay, vì những gì nó thể hiện về mặt uy tín mà còn trong khuôn khổ pháp lý (nếu một chiếc máy bay bay qua bạn trong một đường parabol ở độ cao 85 km, nó đang bay trong không gian quốc tế hay trong vùng trời của bạn?). Và ngay cả ở cấp độ vật lý: quỹ đạo tròn nhỏ nhất đã được phê duyệt vào mùa đông này ở độ cao 167 km, và vệ tinh Tsubame của Nhật Bản chỉ có thể duy trì nó nhờ vào động cơ của nó vì đã có quá nhiều ma sát trong khí quyển.
Liệu chúng ta có bao giờ phải xem lại bản sao và thay đổi Dòng Kármán không? Nó không phải là không thể. Nhưng kể từ Sputnik, không gian không còn là biên giới cuối cùng …
