La línea de Kármán (o línea de von Kármán / v ɒ n ˈ k ɑːr m ɑː n / ) [1] es un límite convencional propuesto entre la atmósfera de la Tierra y el espacio exterior establecido por el organismo internacional de registro FAI (Fédération aéronautique internationale) en un altitud de 100 kilómetros (54 millas náuticas; 62 millas; 330.000 pies) sobre el nivel medio del mar . Sin embargo, esta definición del borde del espacio no se adopta universalmente.
La línea de Kármán no tiene un significado físico particular, ya que no hay ningún cambio notable en las características de la atmósfera a través de ella, pero es importante para fines legales y regulatorios, ya que las aeronaves y las naves espaciales están sujetas a diferentes jurisdicciones y legislaciones. El derecho internacional no define el borde del espacio ni el límite del espacio aéreo nacional. [2] [3]
La línea se encuentra muy por encima de la altitud alcanzable por un avión convencional o un globo de gran altitud , y es aproximadamente donde los satélites, incluso en trayectorias muy excéntricas, decaerán antes de completar una sola órbita.
Si bien los expertos no están de acuerdo sobre dónde termina exactamente la atmósfera y comienza el espacio, la mayoría de las agencias reguladoras (incluidas las Naciones Unidas) aceptan la definición de la línea de Kármán de la FAI o algo parecido. [4] Según la definición de la FAI, la línea Kármán se estableció en la década de 1960. [5] Varios países y entidades definen los límites del espacio de manera diferente para diversos propósitos. [6] [2] [7]
La línea Kármán lleva el nombre de Theodore von Kármán (1881-1963), un ingeniero y físico húngaro-estadounidense que participó activamente en la aeronáutica y la astronáutica. En 1957, fue la primera persona que intentó calcular un límite teórico de altitud para el vuelo de un avión.
La FAI utiliza el término línea de Kármán para definir el límite entre aeronáutica y astronáutica: [5]
- Aeronáutica : Para fines de la FAI, actividad aérea, incluidos todos los deportes aéreos, dentro de un radio de 100 km de la superficie de la Tierra.
- Astronáutica : Para fines FAI, actividad a más de 100 km sobre la superficie de la Tierra.
Las expresiones " borde del espacio " o "espacio cercano" se utilizan a menudo (por ejemplo, por la FAI en algunas de sus publicaciones) [9] para referirse a una región situada por debajo de los límites del espacio ultraterrestre, que a menudo pretende incluir regiones sustancialmente más bajas también. Por tanto, ciertos vuelos en globo o avión podrían describirse como "alcanzar el borde del espacio". En tales declaraciones, "alcanzar el borde del espacio" simplemente se refiere a llegar más alto que lo que normalmente harían los vehículos aeronáuticos promedio. [10] [11]
Todavía no existe una definición jurídica internacional de la demarcación entre el espacio aéreo y el espacio exterior de un país. [12] En 1963, Andrew G. Haley analizó la línea Kármán en su libro Space Law and Government . [13] En un capítulo sobre los límites de la soberanía nacional , hizo un estudio de las opiniones de los principales escritores. [13] : 82–96 Indicó la imprecisión inherente de la Línea:
La línea representa una medida media o mediana . Es comparable a medidas utilizadas en la ley como nivel medio del mar , línea de meandro , línea de marea ; pero es más complejo que estos. Para llegar a la línea jurisdiccional de von Kármán, se deben considerar innumerables factores, además del factor de sustentación aerodinámica. Estos factores han sido discutidos en una gran cantidad de literatura y por una veintena o más de comentaristas. Incluyen la constitución física del aire ; la viabilidad biológica y fisiológica; y otros factores más que lógicamente se unen para establecer un punto en el que el aire ya no existe y en el que termina el espacio aéreo . [13] : 78, 9
En el capítulo final de su autobiografía, Kármán aborda la cuestión del borde del espacio exterior :
Dónde comienza el espacio... en realidad puede determinarse por la velocidad del vehículo espacial y su altitud sobre la Tierra. Consideremos, por ejemplo, el vuelo récord del capitán Iven Carl Kincheloe Jr. en un avión cohete X-2 . Kincheloe voló a 2.000 millas por hora (3.200 km/h) a 126.000 pies (38.500 m), o 24 millas de altura. A esta altitud y velocidad, la sustentación aerodinámica todavía soporta el 98 por ciento del peso del avión, y sólo el dos por ciento es transportado por la inercia, o fuerza de Kepler , como la llaman los científicos espaciales. Pero a 91.440 m (300.000 pies) o 57 millas de altura, esta relación se invierte porque ya no hay aire que contribuya a la sustentación: sólo prevalece la inercia. Este es ciertamente un límite físico, donde termina la aerodinámica y comienza la astronáutica , entonces pensé ¿por qué no debería ser también un límite jurisdiccional? Andrew G. Haley la ha denominado Línea Jurisdiccional de Kármán. Debajo de esta línea, el espacio pertenece a cada país. Por encima de este nivel habría espacio libre. [14]
Una atmósfera no termina abruptamente en una altura determinada, sino que se vuelve progresivamente menos densa con la altitud. Además, dependiendo de cómo se definan las distintas capas que componen el espacio alrededor de la Tierra (y dependiendo de si estas capas se consideran parte de la atmósfera real), la definición del borde del espacio podría variar considerablemente: si se considerara Como la termosfera y la exosfera forman parte de la atmósfera y no del espacio, uno podría tener que extender el límite del espacio al menos a 10.000 km (6.200 millas) sobre el nivel del mar. La línea de Kármán es, por tanto, una definición en gran medida arbitraria basada en algunas consideraciones técnicas.
Un avión puede mantenerse en el aire sólo si viaja constantemente hacia adelante con respecto al aire (en lugar de al suelo), de modo que las alas puedan generar sustentación aerodinámica. Cuanto más fino es el aire, más rápido debe ir el avión para generar suficiente sustentación para mantenerse en el aire. [15] A velocidades muy altas, la fuerza centrífuga (fuerza de Kepler) contribuye a mantener la altitud. Ésta es la fuerza virtual que mantiene a los satélites en órbita circular sin ninguna sustentación aerodinámica.
A medida que aumenta la altitud y disminuye la densidad del aire, la velocidad para generar suficiente sustentación aerodinámica para soportar el peso de la aeronave aumenta hasta que la velocidad se vuelve tan alta que la contribución de la fuerza centrífuga se vuelve significativa. A una altitud suficientemente alta, la fuerza centrífuga dominará sobre la fuerza de sustentación y la aeronave se convertiría efectivamente en una nave espacial en órbita en lugar de una aeronave sustentada por sustentación aerodinámica.
En 1956, von Kármán presentó un artículo en el que discutía los límites aerotérmicos al vuelo. Cuanto más rápido vuelen los aviones, más calor generarían debido al calentamiento aerodinámico por la fricción con la atmósfera y los procesos adiabáticos . Basándose en el estado actual de la técnica , calculó las velocidades y altitudes a las que era posible el vuelo continuo: lo suficientemente rápido como para generar suficiente sustentación y lo suficientemente lento como para que el vehículo no se sobrecalentara. [16] El gráfico incluía un punto de inflexión en alrededor de 275.000 pies (52,08 mi; 83,82 km), por encima del cual la velocidad mínima colocaría el vehículo en órbita . [17] [18]
El término "línea de Kármán" fue inventado por Andrew G. Haley en un artículo de 1959, [19] basado en el gráfico del artículo de von Kármán de 1956, pero Haley reconoció que el límite de 275.000 pies (52,08 millas; 83,82 km) era teórico y cambiar a medida que la tecnología mejoraba, ya que la velocidad mínima en los cálculos de von Kármán se basaba en la relación velocidad-peso de los aviones actuales, es decir, el Bell X-2 , y la velocidad máxima se basaba en las tecnologías de refrigeración actuales y los materiales resistentes al calor. [17] Haley también citó otras consideraciones técnicas para esa altitud, ya que era aproximadamente el límite de altitud para un motor a reacción que respira aire basado en la tecnología actual. En el mismo artículo de 1959, Haley también se refirió a 295.000 pies (55,9 millas; 90 km) como la "Línea von Kármán", que era la altitud más baja a la que se producía el oxígeno atómico de radicales libres . [17]
La definición de astronauta de las Fuerzas Armadas de EE. UU. es una persona que ha volado a más de 50 millas (80 km) sobre el nivel medio del mar , aproximadamente la línea entre la mesosfera y la termosfera . La NASA utilizó anteriormente la cifra de 100 kilómetros (62 millas) de la FAI, aunque esto se cambió en 2005 para eliminar cualquier inconsistencia entre el personal militar y los civiles que vuelan en el mismo vehículo. [20] Tres pilotos veteranos del X-15 de la NASA ( John B. McKay , William H. Dana y Joseph Albert Walker ) recibieron retroactivamente (dos póstumamente ) sus alas de astronauta , ya que habían volado entre 90 km (56 millas) y 108 km. (67 millas) durante la década de 1960, pero en ese momento no habían sido reconocidos como astronautas. [10] Esta última altitud, alcanzada dos veces por Walker, excede la definición internacional moderna del límite del espacio.
La Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos también reconoce esta línea como un límite espacial: [21]
Vuelo suborbital: El vuelo espacial suborbital ocurre cuando una nave espacial llega al espacio pero su velocidad es tal que no puede alcanzar la órbita. Mucha gente cree que para realizar un vuelo espacial, una nave espacial debe alcanzar una altitud superior a 100 kilómetros (62 millas) sobre el nivel del mar.
Trabajos de Jonathan McDowell (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica) [22] y Thomas Gangale (Universidad de Nebraska-Lincoln) en 2018 [17] [23] abogan por que la demarcación del espacio debería ser de 80 km (50 millas; 260.000 pies). ), citando como evidencia las notas y cálculos originales de von Kármán (que concluyeron que el límite debería ser de 270.000 pies), la confirmación de que los objetos en órbita pueden sobrevivir a múltiples perigeos en altitudes de alrededor de 80 a 90 km, además de funciones, culturales, físicas, tecnológicas, matemáticas y factores históricos. [2] [24] Más precisamente, el artículo resume:
En resumen, las órbitas circulares sostenidas más bajas posibles tienen una altitud del orden de 125 km, pero las órbitas elípticas con perigeos a 100 km pueden sobrevivir durante largos períodos. Por el contrario, es muy poco probable que los satélites terrestres con perigeos inferiores a 80 km completen su siguiente órbita. Es de destacar que los meteoros (que viajan mucho más rápido) normalmente se desintegran en el rango de altitud de 70 a 100 km, lo que se suma a la evidencia de que ésta es la región donde la atmósfera adquiere importancia.
Estos hallazgos llevaron a la FAI a proponer la celebración de una conferencia conjunta con la Federación Astronáutica Internacional (IAF) en 2019 para "explorar plenamente" la cuestión. [9]
Otra definición propuesta en debates sobre derecho internacional define el límite inferior del espacio como el perigeo más bajo alcanzable por un vehículo espacial en órbita, pero no especifica una altitud. [25] Ésta es la definición adoptada por el ejército estadounidense. [26] : 13 Debido a la resistencia atmosférica, la altitud más baja a la que un objeto en una órbita circular puede completar al menos una revolución completa sin propulsión es de aproximadamente 150 km (93 millas), [27] mientras que un objeto puede mantener una órbita elíptica con perigeo tan bajo como unos 90 km (56 millas) sin propulsión. [ cita necesaria ] El gobierno de EE. UU. se resiste a los esfuerzos por especificar un límite regulatorio preciso. [28] [29]
Si bien la línea de Kármán está definida únicamente para la Tierra, si se calcula para Marte y Venus , tendría unos 80 km (50 millas) y 250 km (160 millas) de altura, respectivamente. [30]
En 2014, Oscar Sharp dirigió The Kármán Line , un cortometraje dramático británico de acción real protagonizado por Olivia Colman como Sarah, una esposa y madre que de repente comienza a levitar hasta que, lenta y eventualmente, cruza la línea de Kármán del mismo nombre y se adentra en el espacio exterior. [31]
Dónde comienza el espacio
: No existe una definición formal de dónde comienza el espacio.
El derecho internacional, basado en una revisión de los tratados, convenciones, acuerdos y tradiciones vigentes, define el límite inferior del espacio como el perigeo más bajo que puede alcanzar un vehículo espacial en órbita.
No se menciona una altitud específica.
Según las normas del derecho internacional, se considera que los aviones, misiles y cohetes que vuelan sobre un país se encuentran en su espacio aéreo nacional, independientemente de la altitud.
Se considera que las naves espaciales en órbita están en el espacio, independientemente de la altitud.
Definición estadounidense
: El gobierno estadounidense define el espacio en los mismos términos que el derecho internacional.
Con respecto a la cuestión de la definición y delimitación del espacio ultraterrestre, la hemos examinado detenidamente y hemos escuchado las diversas declaraciones formuladas en este período de sesiones.
Nuestra posición sigue siendo que definir o delimitar el espacio ultraterrestre no es necesario.
Sin esa definición no han surgido problemas jurídicos o prácticos.
Por el contrario, los diferentes regímenes jurídicos aplicables respecto del espacio aéreo y el espacio ultraterrestre han funcionado bien en sus respectivas esferas.
La falta de una definición o delimitación del espacio ultraterrestre no ha impedido el desarrollo de actividades en ninguno de los dos ámbitos.