卡门线的来历简介（细说卡门线）

卡门线

区分航空航天活动，卡门线很重要。但是，卡门线究竟反映了什么，说法不尽相同，因此有必要仔细说说卡门线。

二战后，随着探空火箭和运载火箭的诞生与发展，人们对大气层和外太空有了更多的了解和认识，同时航天活动也蓬勃兴起。

西奥多•冯•卡门

当时，被誉为“航空航天时代的科学奇才”的美国科学家西奥多·冯·卡门（1881-1963）提出了一个问题：航空航天活动是否存在着一条物理界线，如果存在这条界线应当如何确定。

他是这样思考的：

航空，依赖于空气动力。在满足推力等于阻力的条件下，稳定飞行的条件是升力等于重力。

在大气层内飞行，机翼产生的升力与空气密度成正比，与飞行速度的平方成正比。随着飞行高度的上升，大气密度不断降低，为保持升力等与重力，所需要的飞行速度越来越大。按照这个趋势，在某一高度，飞行速度可能达到该高度环绕地球飞行的轨道速度。卡门认为，这一高度就是飞机空气动力飞行的极限高度。在这一高度之下就是航空空间，之上就是航天空间。换句话说，如果在某一高度保持飞机稳定飞行的所需速度等于该高度轨道速度时，这一高度即为卡门线高度。

依据以上分析，经过计算，冯•卡门提出航空航天活动的物理分界线在海拔高度100千米。国际航空联合会（FAI）接受了这种观点，并将其命名为卡门线。

显然，卡门线的确立，为人们区分航空航天活动提供了便利。为简单起见，非严格区分时，凡稳定飞行高度低于100千米的都认为是航空活动，凡稳定飞行高度高于100千米的都认为是航天活动。

继冯•卡门之后，陆续有人提出了一些关于航空航天分界线的不同主张。之所以如此，根本原因在于航空飞行的上界与航天飞行的下界并不重合，而且上下界高度受多种因素影响也不唯一确定，从而使得航空航天的分界线是一个范围，而不是一条线。

对于航空飞行的上界，冯•卡门的最初计算结果是90千米，为了取整提高到了100千米。据此，国际航空联合会认定的航空航天的分界线也是100千米。而美国空军与美国航空航天管理局（NASA）认定的航空航天分界线是80千米。

至于实际飞行数据，差距就更大。

研制中的美国SR-72高超声速隐身侦察机

研制中的美国SR-72高超声速隐身侦察机有望创造航空飞行高度上界的新纪录。该项目2007年启动，计划2030年前后投入使用，采用涡轮喷气式发动机与超燃冲压发动机的组合动力，设计升限60千米。这也是目前采用吸气式动力的航空器所能达到的最大稳定飞行高度。当然，由于其最大飞行马赫数仅为6，这也限制了其升限。未来随着临近空间高超声速技术的发展，有望创造新的飞行速度和飞行高度纪录。

创纪录的日本低轨道卫星Tsubame

航天飞行高度下界由日本Tsubame卫星保持。2017年12月23日，日本发射了地球观察卫星Tsubame，初始轨道高度271.5千米。通过变轨，2019年9月23日至30日实现了在167.4公里的低轨道运行的预期目标，创造了“地球轨道观测卫星到达的最低海拔”的吉尼斯世界纪录。2019年10月1日，卫星坠入稠密大气层烧毁。地球卫星之所以难以在低轨道长期运行，原因在于空气阻力。由于大气层的弥漫性，在几百千米的低轨道高度，依然存在着稀薄大气。受大气阻力影响，卫星逐渐减速，惯性离心力逐渐减小，最终受地心引力作用坠入稠密大气层。可见，受大气阻力影响，航天器有一个维持轨道稳定运行的最低高度。

至于美国空军与美国航空航天管理局将航空航天分界线定位于80千米，则主要依据北美防空司令部1957年以来的卫星数据记录。这些数据涵盖了43000颗卫星的超过9000万个点坐标的轨道数据，其中有50颗卫星的工作高度降低到了80公里，并且在这一高度上至少环绕地球一周。

可见，航空航天的实际分界线是一个区域，而不是一条线。

在关于卡门线的介绍中，大都提到卡门线是国际航空联合会所接受的、地球大气层与外太空的分界线。

这种观点隐含了一个逻辑，航空空间等同于地球大气层，航天空间等同于外太空。显然，这个逻辑不符合客观现实。

目前认为，地球大气层厚度在1200千米以上，即使在16000千米高度依然可以发现大气分子。以卡门线为界，航空空间最大飞行高度100千米，航天空间最低飞行高度100千米。显然，航空空间只囊括了部分大气层，航天空间则囊括了其余大气层与外太空。如果借助既有的稠密大气层与稀薄大气层的概念，将卡门线作为稠密大气层与稀薄大气层的分界线，那么航空空间就对应于稠密大气层，航天空间包括稀薄大气层与外太空，显然这种划分更符合客观实际，也保留了卡门线的价值。

基于上述认识，有必要重新定义航空航天概念。

航空，是人类在稠密大气层内进行的飞行及有关活动。

航天，是人类在稀薄大气层与外太空进行的飞行及有关活动。

有必要再次强调，提出卡门线的目的是为了区分航空、航天活动，而不是为了划分大气层与外太空，事实上大气层与外太空也不存在着明确的物理界线，因此，没有必要也不可能明确大气层与外太空的分界线。