
捷龙三号运载火箭飞往太空。新华社发
当我们抬头仰望时,很多人会好奇,天空与太空的边界究竟在哪?
在航天领域,这条无形的界线被定义为卡门线,它横亘在海拔约100公里的高空。卡门线是国际公认的航空与航天的分水岭,更是人类迈向宇宙的第一道“门槛”。中国航天的每一次突破,都从跨越这条线开始。
卡门线是如何划定的?
卡门线并非凭空划定,而是空气动力学与轨道力学的科学结晶。它以航空航天先驱匈牙利裔美国工程师和物理学家西奥多·冯·卡门命名。这位科学家通过计算发现,飞行器上升高度达到90多公里时,大气已经稀薄到无法为其提供足够的升力,飞行器只能依靠离心力支撑重量。在这个高度,如果想让飞行器获得足够的升力,其速度需要达到7.9千米/秒,即第一宇宙速度。可一旦达到这个速度,飞行器就不再是“在空中飞”,而是像卫星一般“绕着地球转”。考虑到实际使用的方便性,1960年,国际航空联合会正式将距地面100公里这一高度划定为卡门线。从此,卡门线以下是依靠空气升力的航空领域,卡门线以上则是依靠轨道力学的航天疆域。钱学森曾明确界定,大气层内的飞行为“航空”,大气层外、太阳系内的飞行为“航天”,卡门线正是这一定义的具象化标志。
为什么要划定卡门线?
卡门线的划定,让航空与航天的技术边界愈发清晰。航空器依靠吸气发动机,需借助空气中的氧气燃烧。目前常见的航空器,飞行高度最高约30公里。航天器搭载火箭发动机,自带燃烧剂和氧化剂,必须跨越卡门线,进入近地轨道才能稳定运行。
从地面到太空还有多少层?
从地面到太空,地球大气层如同层层外衣,各有特性。0~12公里的对流层是天气的“大舞台”,民航客机在此穿梭;12~50公里的平流层有臭氧层守护地球,气流稳定适合超声速飞行;50~85公里的中间层是流星燃烧的区域;85~100公里的热层下段空气密度仅为海平面的百万分之一,极光在此绽放;直至100公里的卡门线, 99.999%的大气质量都在这条线之下,再往上就正式踏入了太空范畴。
80~100公里的临近空间,也是我国的重点研究对象。这一介于航空与航天之间的区域,是跨越卡门线的“过渡地带”。我国在这一领域的持续探索,不仅提升了航天器穿越卡门线的可靠性,也为亚轨道飞行、太空旅游等新领域提供了技术储备。
对于中国航天而言,卡门线不是冰冷的数字,而是不断突破的见证。从神舟飞船到中国空间站,从北斗卫星到嫦娥探测器,这条无形的界线,既划定了空天的边界,也见证着人类探索未知的勇气。中国航天正以这条线为起点,一次一次接力长征,迈向更加浩瀚的宇宙星河。(郝明鑫 邓 莹)







