第102章 卡門外層空間

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第102章 卡門外層空間

在卡門自傳的最後一章，卡門敘述了有關外層空間的問題。

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至於空間，我們應該定為多高呢？

其實，根據空間飛行器的飛行速度，和飛行高度就能夠確定空間的起始位置。

比如伊凡·金契羅上尉駕駛的x-2型火箭飛機。

以這架x-2的飛行記錄來說吧，x-2的飛行速度，為每小時3200公里，高度為3萬8千米。

在這個高度上，飛行速度產生的空氣動力升力，承載了98的飛機重量。

而航天學家稱為開普勒力的離心力，卻只承載了2的飛機重量。

但是到了9萬米高度，由於不再有什麼空氣產生升力，上述關係就會顛倒過來，只有離心力支承飛機的重量了。

而這個高度當然就是物理學上的邊界了。

在邊界以上，空氣動力學就無效，航天學開始發揮作用。

因此，我認為完全可以把這個高度定為法定分界線。承蒙安德魯·哈雷好意，把這個邊界稱為法定的卡門分界線。

以此，國際普遍認為分界線以下的空間屬於每一個國家，分界線以上為自由空間。

眾所周知，海拔高度越高，大氣層越稀薄。

但是，大氣層並不會在某個海拔高度，突然消失。

因為對於大氣層，由哪些分層組成有許多種解釋，目大氣層與外層空間的邊界，也有許多種定義。

假使我們把熱層和散逸層，當作大氣層的一部分，而不是外層空間的一部分，那升大氣層的邊界就可以延伸到海拔高度約1萬k/3300萬英尺的天空。

只有卡門線則是一條相對突兀的，基於以下考慮而定義的分界線：

飛機之所以能夠停留空中，是因為飛機與其周圍的空氣，有一定的相對速度/真實空速，從而機翼能夠產生支援飛機的升力。

而空氣越稀薄，產生足夠的升力所需要的空速就越大。

在軌的航天器能夠停留在軌道上，則是憑藉所產生的離心力，與重力相互平衡。

當其速度減慢時，由於重力作用，執行高度將會下降。

於是使航天器在某個軌道上能夠穩定執行的速度，就被稱為軌道速度。

且軌道速度隨軌道高度的變化而變化。

例如國際空間站，或其他執行在低地球軌道的航天器，它們的軌道速度大約是每小時2萬7千公里/每小時1萬7千英里。

隨飛機的飛行高度上升，空氣越來越稀薄，空氣能夠提供的升力與越來越少。。

為了保證飛機能夠飛行在空中，所需要的速度也越來越大了。

按此趨勢，保證飛機能夠飛行在空中所需要的速度，將在某一高度達到該高度的軌道速度。

所以卡門線，就是這個支援飛機，以全重氣動飛行，所需要最低速度等於軌道速度的高度。

假定飛機翼載在典型翼載的範圍內。

實際上，支援全重飛行所需要的速度，並不一定能夠維持飛機的飛行高度不變。

而這是因為在飛機達到軌道速度時，地球的非典型球體特性增加了飛機的垂直於地心升力。

然而，卡門線的定義則忽略了這種效應。

因為軌道速度的定義，隱含了在軌道速度下。

即使忽略空氣密度，在任意給定高度，也足以維持高度不變的特性。

因此卡門線也是軌道速度提供了足夠的氣動升力，使飛行器能夠沿直線飛行，而不必遵循地球表面的曲率，做類圓周運動的最高高度。

當海拔高度達到100公里以上時，空氣密度大約