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为什么定义空间边界对于太空飞行的未来可能至关重要

导读: 星期四上午,就在太平洋时间上午8点之后,维珍银河的太空飞机上的两名飞行员在莫哈韦沙漠上空点燃了车辆的火箭发动机,共计60秒,飞升到82....

星期四上午,就在太平洋时间上午8点之后,维珍银河的太空飞机上的两名飞行员在莫哈韦沙漠上空点燃了车辆的火箭发动机,共计60秒,飞升到82.7公里的高度。当车辆达到最大高度时,维珍银河队庆祝:他们终于到达了太空 - 这是该公司的新纪录。

至少,维珍银河认为它进入了太空。但对许多人来说,这不是空间。

在某些时候,你穿越天空越高,地球密集的大气开始变薄,最终让位于空间的真空。但是空气空间结束和外层空间开始的确切高度从未完全达成一致,许多不同的团体提供了不同的答案。现在,一个国际组织正在考虑改变其对空间“开始”的定义,这可能使世界更接近于一个复杂且令人惊讶的紧张主题的共识。

世界航空运动联合会 - 或国际足球联合会(FédérationAéronautiqueInternationale)于11月30日宣布,正在考虑修改卡曼线 - 被认为是太空边界的高度。这条生产线以匈牙利工程师和数学家Theodore von Karman的名字命名,他首先计算出地球的大气层变得太薄而不能让飞机实现飞行。几十年来,FAI已将卡曼线路设置为100公里或62英里高。但现在负责编制航空和航天记录的组织正在考虑将其移至80公里或50英里高。

在短期内,改变空间边界的定义似乎是无关紧要的。它可能会改变一些关于谁实际上已超越地球的历史统计数据(刚刚飞过维珍银河太空飞机的飞行员可以吹嘘他们今天都是宇航员。)但是,如果对空间有一个国际公认的法律定义可能会产生一些重大影响。航天工业的未来。例如,它可能会使我们认为是航天器和飞机的哪些车辆变得复杂,从而改变我们未来如何管理这些车辆。“某人的空域停在哪里?这显然是有趣的,“哈佛大学和太空飞行专家的天体物理学家乔纳森麦克道尔告诉The Verge。

由于McDowell提出的新研究,FAI正在考虑改变。作为热心记录太空飞行统计数据的人,麦克道尔想要弄清楚有多少火箭真正进入太空,有多少人可以被视为宇航员。要真正回答这些问题,他必须知道空间的起点。所以他经历了整个太空飞行的历史,看看他是否能更好地定义这个。

经过多年来对航天器的多套轨道统计数据的梳理,他得出一个估计,他说比FAI目前使用的更准确:80公里,正负10公里。以易于理解的术语来说,这是卫星可以行进的最低高度,并且仍然可以在地球周围完成轨道运行。为了保持在轨道上,并且也达到如此低的高度,车辆必须处于椭圆轨道。这是一个航天器大部分时间都远离地球的地方,并且在短途旅行中接近80公里。根据麦克道尔的说法,在这种配置中,航天器可以在轨道上停留数天或数周。

麦克道尔说,80公里是重力变得比大气更重要的点。“如果你基本上可以忽略这种氛围,你就在太空中,”他说。“这并不意味着它没有效果,但重力是你必须担心的主要因素。”

为了真正地围绕这一点,我们必须了解首先进入轨道需要什么。最重要的是速度。在国际空间站的高度(大约254英里/ 408公里),航天器的速度超过每小时17,000英里。你需要快速前进才能进入我们这个星球的恒定革命状态。不幸的是,我们的大气层太厚,不允许物体以相似的速度绕地球轨道运行。麦克多威尔说:“你很快就会迸发出火焰,因为你试图通过太快的方式进入空中。” 这就是他认为气氛重要的意思。

即使在80公里以上,地球的大气层仍然存在 - 它只是超薄。高于80公里的轨道上的卫星仍在与大气中的粒子相互作用。空气非常薄,不会对航天器的轨道造成损害。“那么问题是,你在哪里画出一个你不再在太空中的界限?当你甚至无法以轨道速度短暂地穿过大气层并继续前进的时候。“麦克道尔说。

因此,如果这是最技术性的答案,FAI的正式定义是如何设定为100公里的?卡尔曼自己在1956年将自己的极限设定为83.8公里 - 但他甚至都没有试图找到太空的边界。他主要试图确定一架飞机有多高可以飞行并仍能实现提升。根据全球研究网络OPS-Alaska的空间法专家兼执行董事托马斯·冈加尔(Thomas Gangale)的说法,最终将这一限制误解为空间的边界。他和麦克道尔尔认为我们已经爬到了100公里,因为人们只是简单地开始追求一个容易记住的数字。“大约在1960年,FAI决定将限制设定为100公里,仅仅是为了记录设置航班的目的 - 任何高于此的航班都将被认为是航天飞行。”

然而,并非每个人都遵守FAI对空间的定义。例如,美国空军已将限制设定在50英里(约80公里),并将为飞行超过此高度的任何人员提供徽章。NASA也是如此。虽然联邦航空管理局没有官方定义,但它通常会向超过50英里的人发放宇航员徽章。随着更多商业演员进入太空,这可能会变得更加明确。“正在考虑发布和如何发布宇航员翅膀的计划,”美国联邦航空局发言人告诉The Verge。

但是,虽然不同的组织有自己的定义,但没有普遍的协议。事实上,美国坚持认为,通过国际法界定空间并不是必要的。在2001年在维也纳举行的联合国会议上,美国代表团这样说:

关于外层空间的定义和划界问题,我们仔细研究了这个问题,并听取了本届会议上的各种发言。我们的立场仍然是,不必定义或划定外层空间。没有这样的定义,就不会出现任何法律或实际问题。相反,适用于空气空间和外层空间的不同法律制度在各自的领域运作良好。缺乏对外层空间的定义或划界并未阻碍任何一个领域的活动的发展。

事实是,界定空间可能会使国际关系和法规变得更加模糊。如果有一个国际公认的空间开始的实线,那么如果美国飞越外国领土以上但超出空间线的超高空,其他国家可能会犯规。从技术上讲,美国可能会飞越另一个国家的领空。事实上,没有什么可以阻止美国这样做了。“他们希望保持不确定,主要是因为美国军方觉得它可以灵活地在任何高度做事,”Gangale说。“你不能违反不存在的法律。”

“你不能违反不存在的法律。”

最终,设定一条线可以帮助各国解析应适用于每个天空区域的法律类型:飞机法律或航天器法律。但是当你考虑到最高的飞机可以飞往何处以及飞船可以飞往的地方之间存在巨大差距时,事情变得更加复杂。最高的气球只能达到约50公里或31英里高,大多数飞机的运行速度远低于此。所以实际上,在飞机最高可行距离和空间开始之间有大约18英里的区域。那么飞机的法律适用于这个地区吗?

天空的这个“灰色区域”实际上只被航天器使用 - 无论是去太空还是离开它。此外,一些航天器可能飞得比这个灰色区域更低,以回到地球。据Gangale说,例如,航天飞机从太空返回时,曾经飞越古巴限制空域34公里。这就是为什么Gangale认为应该根据它的意图定义航天器的原因。“任何以达到[80公里]高度为目的起飞的航班都应遵守空间法,”他说。“航班的目的是决定采用何种法律制度。”

Gangale相信现在是是时候定义真正的空间了,因为越来越多的商业公司有雄心勃勃的计划去太空。其中一些可能需要飞越可能位于太空线下方的地球部分。内华达山脉公司正在开发一种小型飞行器,像航天飞机一样滑回地球。未来的公司可能希望避免在从太空回家途中飞越另一个国家时可能出现的任何法律问题。他们可能想知道在空中发生某种事故的情况下适用哪些法律。“从长远来看,随着我们在这些高度上看到更多商业运营,特别是进入轨道并回归,这些私营公司将需要通过设定高度或限制来提供法律确定性,” Gangale。

不过,似乎美国并不着急。但是,如果更多实体表达了对明确定义的渴望,Gangale已经编写了一份联合国可以在必要时采用的公约草案。鉴于对他的工作感兴趣,他认为有一个明确的定义可能很快就会发生。“随着太空飞行变得越来越商业化,我认为我们不需要定义的这种想法变得越来越不稳定。”


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