Karmanova linija

Karmanova linija je zamišljena visina koju je Međunarodna vazduhoplovna federacija (FAI) prihvatila kao granicu koja se obično koristi za definisanje razgraničeanja između Zemljine atmosfere i svemira. Iznad ove linije može se govoriti o boravku ili letu u svemir. Zbog veoma razređenog vazduha tj zbog gubitka aerodinamičke potpore avionom se ne može leteti iznad ove visine. Iznad ove linije (granice) vladaju zakoni balistike, i kroz nju se kreću isključivo letelice na raketni pogon.

Slojevi atmosfere. (nije skala)

Danas je zvanično usvojeno da se Karmanova linija nalazi na visini 100 kilometara (62,1 milje ili 328.084 ft) od površine mora, 20 km više od prvobitno neusvojene granice s kraja četrdesetih godina 20. veka.

Definisanje svemira

Brojne polemike vođene su dugo godina, među naučnicima i entuzijastima, oko definisanja granica svemira, i kako taj prostor od jednog letača čini astronauta. Striktno govoreći, Zemljina atmosfera se ne završava na određenoj visini, ali sa nadmorskom visinom ona postaje progresivno „tanja“ - razređenija.

„Kada je aeronautika bila mlada profesija, neki su mislili da svemir počinje na oko 15.000 metara, pošto je na toj visini parcijalnog pritiska kiseonika u atmosferi toliko nizak da ne omogućava ljudima da u njoj funkcionišu duže vreme. Ova definicija uskoro je ustupila mesto drugim koje su za početak svemira uzimale; kraj stratosfere, termosfere ili egzospfere. Kako nijednu od ovih definicija nije ozvaničila bilo koje organizacije ili vlade, sve je brzo izbledelo iz leksikona.“

Tokom 1950-ih godina, kada je prethodnica agencije NASA, Nacionalni savetodavni komitet za vazduhoplovstvo, i američka vojska po prvi put razmišljala o letelicama koje bi mogle leteti svemirom, inženjeri su odlučili da se za prozvoljnu liniju početka svemira odredi nadmorska visini na kojoj bi dinamički pritisak atmosfere bio manje od jedne funte po kvadratnom metru, s obzirom da je tradicionalna kontrola aerodinamičkih površine koja je bila doneta u velikoj meri bila beskorisna u tom trenutku. Iako se ova visina razlikuje iz dana u dan iz područje u područje sa promenom vremenskih uslova, u celini gledano ona je prvobitno bila određena na oko 50 milja (264,000 ft, or 81 km) i otprilike je označavala kraj mezosfere.

Nešto kasnije Teodor fon Karman je izračunao da je ta visina oko 100 kilometara (62 milje, 328.084 ft), i da bi iznad nje letelica trebalo da leti brže od orbitalne brzine, kako bi se svojim aeroidimaničkim osobinama mogla izvući iz atmosfere i ostati u semiru, što je i prihvaćeno od međunarodno priznatih institucija u ovoj oblasti. Nakon usvajanja, ove visine, kao linije razgraničenja, ona je postala međunarodno prihvaćena granica za mnoge namene; npr. određivanje početka svemira, vođenja evidencije svetskih rekorda dostignute visine i verifikaciju mnogih međunarodnih ugovora o svemiru.

Karmanova linija je izračunata vrednost koja u stvarnosti nije baš 100 km (jer njena visina varira), ali je prihvaćen predlog Karmana da se za tu namenu koristi visina od 100 km, kao ceo broj koji se lakše pamti.

Iako je Međunarodni komitet preporučio da linija bude na visini od 100 km, a ona postala široko prihvaćen kao donja granica svemira, još uvek u svetu ne postoji međunarodna pravna definicija razgraničenja između vazdušnog prostora zemlje i svemira, o čemu govori i ovaj citat;

„Zanimljivo je napomenuti da američka vlada nikada nije zvanično usvojila bilo koji od ovih standarda, jer bi se time iskomplikovala pitanja preleta u tom prostoru i pravo nadzora na vazduhoplovima i izviđanje primenom satelita.“

Karmanova linija, granica razdvajanja aeronautike i astronautike

Zemljina atmosfera predstavlja vazdušni omotač oko Zemljine kugle. Na osnovu usvojenih definicija, taj vazdušni omotač se deli na četiri sloja. Počev od Zemljine površine pa naviše, slojevi su: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i ekzosfera (koja predstavlja granicu sa međuplanetarnim prostorom).

Potreba za daljim razgraničenjem Zemljine atmosfere nastala je oko 1950. godine, kada i potreba za odvajanjem astronautike od aeronautike (koje su do tada smatrene jedinstvenom disciplinom), u dve zasebne naučne discipline koje se bave izučavanjem zemljine atmosfere, kosmosa i letenja u tim prostorima. Astronautika, je u to vreme postojala samo u „snovima“ nekoliko naučnika i inženjera, dok je vazduhoplovstvo uglavnom bila povezana sa brojnim vojnim poduhvatima u vojnim vazduhoplovnim ustanovama toga vremena.

Linija razgraničenja nazvana je po inicijatoru njenog uvođenja u upotrebu, Teodoru fon Karmanu (1881—1963) mađarsko - američkom inženjeru i fizičaru koji se aktivno bavio istraživanjima u oblasti vazduhoplovstva i astronautike. On je pedesetih godina 20. veka ustanovio da se linija razdvajanja atmosfere i onog što nazivamo svemir nalazi na visini gde gustina atmosfere postaje suviše niska da bi avioni mogli da lete. fon Karman je istražujući atmosferu i svemir, sve više imao osećaj da postoji razlika između ove dve oblasti i nakon brojnih konsultacijama sa kolegama iz te oblasti predložio da se jednom linijom razgraničenja može definisati njihovo razdvajanje. Osnove za ovo razmišljanje kod fon Karmana su bile:

• Astronautici je potreban „nedostatak“ atmosfere da bi letenje u njoj bilo održivo. Naime u astronautici, je nemoguće održati velike brzine u gustoj atmosferi, jer se ove letelice kreću veoma dugo i bez ikakvog (ili minimalnog) otpora strujanja koja deluje na njih.
• Aeronautici je potrebno prisustvo atmosfere, u kojoj je letenje letelice (težih od vazduha) nezamislivo bez strujanja vazduha oko njih.

Dakle, prema razmišljanju fon Karmana obe discipline mogu biti odvojene u nekim važnim aspektima koji se pre svega zasnivaju na njihovoj zavisnosti u sastavu atmosfere. Savremene letelice: avioni, sateliti i kosmičke letelice proširile su do krajnjih granica, oblast aero-nautike i astronautike. Specifičnosti, u okviru tih grana, bili su osnova i za podelu aerodinamike, nauke koja se bavi kretanjem vazduha u odnosu na čvrsta tela.

Demonstracija korisnosti

Iako je Karmanova linija zasnovana na teoretskim osnovama, njeno određivanje je mnogo godina kasnije (sa sve većim razvojem astronautike) pokazalo kao prava stvar. „Karmanova linija nije neka magična linija koja je tačno određena na 100 km. već se radi o približnoj vrednosti koja je iz praktičnih razloga dobila ovu vrednost, ali je brojnim eksperimentima dokazano da se na toj visini, stvari menjaju.“

U.S. X-15

U ranim 1960-im, američki avion U.S. X-15 je dosegao do visine od 108 km i bio jedan od prvih koji je prešao preko Karmanove linije. U delu leta preko 100 km on se kretao slobodnim padom kao raketa, bez mogućnosti aerodinamičke kontrole letelice.

Taj let je proglašen jednim od prvih astronautičkih letova, a pilot Džozef Albert „Džo“ Voker koji je 22. avgusta 1963. savladao tu visinu dobio je priznanje i proglašen je zajedno sa nekim ruskim pilotima za astronauta.

U istoj deceniji (ili početkom sledeće, ne zna se tačno zbog oskudnih sovjetski informacije u to vreme), Sovjetski Savez je postavio u orbitu oko Zemlje veštačke satelite bez posade, na veoma niskoj orbiti, čiji je položaj bio pod kontrolom aerodinamičkih sila. Pravi razlog za takav eksperiment još nije poznat. Poznato je, međutim, da je uspešno opisano nekoliko letova u orbitama iznad linije od 100 km (koliko, ne zna se tačno), ali svi su se sateliti srušili vrlo brzo nakon što su prešli ispod, ili su bili previše blizu, visini od 100 km (Karmanova linija).

Povezano

• Zemljina atmosfera
• Svemir

Literatura

• Rendulić, Zlatko (1984). Aerodinamika. Savezni sekretarijat za narodnu odbranu. str. 14-15. 
• Boczek, Boleslaw Adam (2005). International Law: A Dictionary. Scarecrow Press. str. 239-. ISBN 978-0-8108-5078-1. 

Spoljašnje veze

• Article on the Kármán lineArhivirano 2010-01-15 na Wayback Machine-u at the FAI website
• Layers of the Atmosphere – NOAA
• The Kármán Line music video featuring NASA footage