Bugün öğrendim ki: Kármán hattı, esas olarak hava araçları ve uzay araçlarını birbirinden ayırmak için yasal ve düzenleyici amaçlarla kullanılan, yeryüzünden 100 km yukarıda bulunan ve yaygın olarak kabul gören bir "çizgi"dir.
Uzayın Sınırının Geleneksel Tanımı
Bu makale havacılık ve uzay bilimleri alanındaki kavramla ilgilidir. Diğer kullanımlar için bkz. Karman Hattı (anlam ayrımı).
Kármán çizgisi (veya von Kármán çizgisi)[2], uzayın sınırının geleneksel bir tanımıdır; yaygın olarak kabul edilmekle birlikte evrensel değildir. Uluslararası kayıt tutma kuruluşu FAI (Fédération aéronautique internationale), Kármán çizgisini ortalama deniz seviyesinden 100 kilometre (54 deniz mili; 62 mil; 328.084 fit) yükseklikte tanımlar.
Adını, Theodore von Kármán'ın Dünya'dan 83,8 km (52,1 mi) yükseklikte teorik bir uçak uçuş limiti hesaplamış olmasından almasına rağmen, daha sonra kurulan Kármán çizgisi daha geneldir ve belirgin bir fiziksel önemi yoktur; zira çizgideki atmosferin karakteristikleri arasında oldukça kademeli bir fark vardır ve uzmanlar atmosferin sona erip uzayın başladığı yerde belirgin bir sınır tanımlama konusunda anlaşmazlığa düşmektedirler. Konvansiyonel uçakların veya yüksek irtifa balonlarının ulaşabileceği irtifanın oldukça üzerindedir ve uyduların çok eksantrik yörüngelerde bile tek bir yörüngeyi tamamlamadan alçalmaya başladığı yaklaşık noktadır.
Kármán çizgisi esas olarak, farklı yargı yetkilerine ve mevzuatlara tabi olan hava taşıtları ile uzay araçlarını ayırt etmek için yasal ve düzenleyici amaçlarla kullanılır. Uluslararası hukuk uzayın sınırını veya ulusal hava sahasının limitini tanımlamasa da[3][4], Birleşmiş Milletler dahil olmak üzere çoğu uluslararası kuruluş ve düzenleyici kurum FAI'nin Kármán çizgisi tanımını veya buna yakın bir tanımını kabul etmektedir.[5] FAI tarafından tanımlandığı şekliyle Kármán çizgisi 1960'larda oluşturulmuştur.[6] Çeşitli ülkeler ve kuruluşlar, çeşitli amaçlar için uzayın sınırını farklı şekilde tanımlamaktadır.[7][3][8]
Tanım
[değiştir]
FAI, havacılık ile astronotik arasındaki sınırı tanımlamak için Kármán çizgisini kullanır:[6]
Havacılık: FAI amaçları için, Dünya yüzeyinden 100 km dahilindeki tüm hava sporlarını kapsayan hava faaliyetleri.
Astronotik: FAI amaçları için, Dünya yüzeyinden 100 km'den daha yüksekteki faaliyetler.
Tanımın yorumları
[değiştir]
"Uzayın Sınırı" buraya yönlendirilir. Diğer kullanımlar için bkz. Uzayın Sınırı (anlam ayrımı).
"Uzayın sınırı" veya "yakın uzay" ifadeleri, genellikle (örneğin FAI'nin bazı yayınlarında)[10] Dış Uzayın sınırının altında kalan, genellikle önemli ölçüde daha alçak bölgeleri de içermesi amaçlanan bir bölgeye atıfta bulunmak için kullanılır. Böylece, belirli balon veya uçak uçuşları "uzayın sınırına ulaşmak" olarak tanımlanabilir. Bu tür ifadelerde, "uzayın sınırına ulaşmak" yalnızca yaygın olarak kullanılan ortalama havacılık araçlarından daha yükseğe çıkmayı ifade eder.[11][12]
Bir ülkenin hava sahası ile dış uzay arasındaki sınırın uluslararası bir yasal tanımı henüz yoktur.[13] Andrew G. Haley, 1963 yılında Space Law and Government adlı kitabında Kármán çizgisini tartışmıştır.[14] Ulusal egemenliğin sınırları konulu bir bölümde, önde gelen yazarların görüşlerini incelemiştir.[14]: 82–96 Çizginin doğasında bulunan kesinlikten yoksun olduğuna dikkat çekmiştir:
Özünde, çizgi ortalama veya "mediyan" bir ölçümü temsil eder. Hukukta kullanılan "ortalama deniz seviyesi", "meandır çizgisi", "gelgit çizgisi" gibi ölçümlere benzetilebilir; ancak bunlardan daha karmaşıktır. Von Kármán yargı çizgisine ulaşılırken, aerodinamik kaldırma faktörüne ek olarak sayısız faktörün dikkate alınması gerekir. Bu faktörler çok büyük bir literatürde ve yirmi kadar yorumcu tarafından tartışılmıştır. Bunlar havanın fiziksel yapısını; biyolojik ve fizyolojik yaşayabilirliği; ve havanın artık olmadığı ve hava sahasının sona erdiği bir noktayı mantıksal olarak birleştiren diğer faktörleri içerir.[14]: 78, 79
Otobiyografisinin son bölümünde Kármán, dış uzayın sınırının sınırlandırılması konusunu ele alır:
Uzay nerede başlar... aslında uzay aracının hızı ve Dünya'dan yüksekliği ile belirlenebilir. Örneğin, Kaptan Iven Carl Kincheloe Jr.'ın X-2 roket uçağındaki rekor uçuşunu ele alalım. Kincheloe, 126.000 fit (38.500 m) veya 24 mil yukarıda saatte 2000 mil (3.200 km/saat) uçtu. Bu yükseklikte ve hızda, aerodinamik kaldırma hala uçağın ağırlığının yüzde 98'ini taşır ve yalnızca yüzde ikisi uzay bilimcilerinin deyimiyle atalet veya Kepler kuvveti tarafından taşınır. Ancak 300.000 fit (91.440 m) veya 57 mil yukarıda, bu oran tersine döner çünkü kaldırma kuvveti sağlayacak hava kalmaz: yalnızca atalet hakim olur. Bu kesinlikle aerodinamiğin durduğu ve astronotiğin başladığı fiziksel bir sınırdır, bu yüzden neden aynı zamanda bir yargı sınırı olmasın? Andrew G. Haley buna Kármán Yargı Çizgisi adını verdi. Bu çizginin altında uzay her ülkeye aittir. Bu seviyenin üzerinde serbest uzay olacaktır.[15]
Teknik Hususlar
[değiştir]
Atmosfer aniden sona ermez, bunun yerine irtifa arttıkça giderek daha az yoğun hale gelir. Dünya çevresindeki uzayı oluşturan çeşitli katmanların nasıl tanımlandığına bağlı olarak (ve bu katmanların gerçek atmosferin bir parçası olarak kabul edilip edilmediğine bağlı olarak), uzayın sınırının tanımı önemli ölçüde değişebilir: Termosfer ve egzosferi atmosferin ve uzayın bir parçası olarak ele alırsak, uzay sınırını deniz seviyesinden en az 10.000 km (6.200 mil) uzatmak gerekebilir. Kármán çizgisi bu nedenle bazı teknik hususlara dayanan büyük ölçüde keyfi bir tanımdır.
Bir hava taşıtı, kanatların aerodinamik kaldırma kuvveti oluşturabilmesi için sürekli olarak yere göre değil, havaya göre ileri doğru hareket ederek havada kalabilir. Hava ne kadar ince olursa, uçağın havada kalmak için yeterli kaldırma kuvveti üretmek üzere o kadar hızlı gitmesi gerekir.[16] Çok yüksek hızlarda, merkezkaç kuvveti (Kepler kuvveti) irtifanın korunmasına katkıda bulunur. Bu, uyduları herhangi bir aerodinamik kaldırma kuvveti olmadan dairesel yörüngede tutan sanal kuvvettir.
İrtifa arttıkça ve hava yoğunluğu azaldıkça, uçağın ağırlığını desteklemek için yeterli aerodinamik kaldırma kuvveti üretme hızı artar, ta ki hız o kadar yüksek olur ki merkezkaç kuvvetinin katkısı önemli hale gelir. Yeterince yüksek bir irtifada, merkezkaç kuvveti kaldırma kuvvetine baskın çıkar ve uçak aerodinamik kaldırma kuvvetiyle desteklenen bir uçaktan ziyade etkili bir şekilde yörüngedeki bir uzay aracı haline gelir.
1956'da von Kármán, uçuşun aerotermal sınırlarını tartıştığı bir bildiri sundu. Uçaklar ne kadar hızlı uçar, atmosferle sürtünme ve adyabatik süreçlerden dolayı o kadar fazla ısı üretirlerdi. O zamanki mevcut duruma dayanarak, sürekli uçuşun mümkün olduğu hızları ve irtifaları hesapladı—yeterli kaldırma kuvvetinin üretileceği kadar hızlı ve aracın aşırı ısınmayacağı kadar yavaş.[17] Grafikte, minimum hızın aracı yörüngeye yerleştireceği yaklaşık 275.000 fit (52,08 mi; 83,82 km) civarında bir bükülme noktası yer alıyordu.[18][19]
"Kármán çizgisi" terimi, Andrew G. Haley tarafından 1959 tarihli bir makalede[20], von Kármán'ın 1956 tarihli makalesindeki grafiğe dayanarak icat edildi, ancak Haley, 275.000 fit (52,08 mi; 83,82 km) sınırının teorik olduğunu ve teknolojinin gelişmesiyle değişeceğini kabul etti, çünkü von Kármán'ın hesaplamalarındaki minimum hız mevcut uçakların, özellikle de Bell X-2'nin hız/ağırlık oranına dayanıyordu ve maksimum hız soğutma teknolojilerine ve ısıya dayanıklı malzemelere dayanıyordu.[18] Haley ayrıca bu irtifa için başka teknik hususlara da atıfta bulundu, zira bu, mevcut teknolojiye dayalı hava soluyan jet motoru için yaklaşık irtifa sınırıydı. Aynı 1959 tarihli makalesinde Haley, serbest radikal atomik oksijenin meydana geldiği en düşük irtifa olan 295.000 fit (55,9 mi; 90 km)'yi de "von Kármán Çizgisi" olarak adlandırdı.[18]
FAI Tanımına Alternatifler
[değiştir]
ABD Silahlı Kuvvetleri'nin astronot tanımı, ortalama deniz seviyesinden 50 mil (80 km) yukarı uçmuş bir kişidir, bu da mezosfer ile termosfer arasındaki çizgiye yaklaşık denk gelir. NASA daha önce FAI'nin 100 kilometrelik (62 mil) rakamını kullanıyordu, ancak bu, 2005 yılında aynı araçta uçan askeri personel ile siviller arasındaki tutarsızlığı gidermek için değiştirildi.[21] Üç deneyimli NASA X-15 pilotuna (John B. McKay, William H. Dana ve Joseph Albert Walker), 1960'larda 90 km (56 mil) ile 108 km (67 mil) arasında uçtukları için (ikisi ölümünden sonra) astronot kanatları geriye dönük olarak verildi, ancak o zamanlar astronot olarak tanınmıyorlardı.[11] Walker tarafından iki kez ulaşılan son yükseklik, uzayın sınırının modern uluslararası tanımını aşmaktadır.
Amerika Birleşik Devletleri Federal Havacılık İdaresi de bu çizgiyi bir uzay sınırı olarak tanır:[22]
Yörünge altı Uçuş: Yörünge altı uzay uçuşu, bir uzay aracının uzaya ulaşması ancak hızının yörüngeye giremeyecek kadar düşük olması durumunda gerçekleşir. Birçok kişi, uzay uçuşu sağlamak için bir uzay aracının deniz seviyesinden 100 kilometreden (62 mil) daha yükseğe ulaşması gerektiğine inanmaktadır.
Jonathan McDowell (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi)[23] ve Thomas Gangale (Nebraska-Lincoln Üniversitesi) tarafından 2018'de yapılan çalışmalar[18][24], uzayın sınırının 80 km (50 mil; 260.000 fit) olarak belirlenmesini savunmakta, kanıt olarak von Kármán'ın orijinal notlarını ve hesaplamalarını (275.000 irtifada bir uçağın o zamanki bilinen malzemelerin yapısal arızasına neden olacak sürtünme ısısı nedeniyle o kadar hızlı uçması gerekeceğini teorileştirdiğini; varsayımları sonraki teknolojik gelişmelerle geçersiz kılındı), 80 ila 90 km civarında irtifalarda yörüngedeki nesnelerin birden fazla perigiyi hayatta kalabileceğinin doğrulanması, artı işlevsel, kültürel, fiziksel, teknolojik, matematiksel ve tarihsel faktörleri göstermektedir.[3][25] Daha kesin olarak, makale özetlemektedir:
Özetlemek gerekirse, en düşük sürdürülebilir dairesel yörüngeler yaklaşık 125 km irtifadadır, ancak 100 km'de perigeleri olan eliptik yörüngeler uzun süre hayatta kalabilir. Buna karşılık, perigeleri 80 km'nin altında olan Dünya uydularının bir sonraki yörüngelerini tamamlama olasılığı çok düşüktür. Meteorların (çok daha hızlı hareket ederek) genellikle 70-100 km irtifa aralığında parçalandığı, bunun da atmosferin önemli hale geldiği bölgeye dair kanıtları güçlendirdiği dikkate değerdir.
Bu bulgular, FAI'yi 2019'da konuyu "tamamen incelemek" için Uluslararası Astronomi Federasyonu (IAF) ile ortak bir konferans düzenlemeye sevk etmiştir.[10]
Uluslararası hukuk tartışmalarında önerilen bir başka tanım, uzayın alt sınırını yörüngedeki bir uzay aracı tarafından ulaşılabilen en düşük perigee olarak tanımlar, ancak bir irtifa belirtmez.[26] Bu, ABD askeri tarafından benimsenen tanımdır.[27]: 13 Atmosferik sürtünme nedeniyle, dairesel yörüngedeki bir nesnenin itme kuvveti olmadan en az bir tam devri tamamlayabileceği en düşük irtifa yaklaşık 150 km'dir (93 mil).[28] ABD hükümeti, kesin bir düzenleyici sınır belirleme çabalarına direnmektedir.[29][30]
Diğer gezegenler için
[değiştir]
Kármán çizgisi yalnızca Dünya için tanımlanmış olsa da, birkaç bilim insanı Mars ve Venüs için karşılık gelen rakamları tahmin etmiştir. Isidoro Martínez sırasıyla 80 km (50 mil) ve 250 km (160 mil) yüksekliklere ulaşmıştır[31], Nicolas Bérend ise 113 km (70 mil) ve 303 km (188 mil) olarak bulmuştur.[32]
Popüler Kültürde
[değiştir]
2014'te Oscar Sharp, Sarah rolünde Olivia Colman'ın oynadığı The Kármán Line adlı bir İngiliz canlı çekim drama kısa filmi yönetti. Sarah, karısı ve annesi, aniden havada süzülmeye başlar ve sonunda adı geçen Kármán çizgisini geçip dış uzaya çıkar.[33]
Ayrıca Bakınız
[değiştir]
Armstrong Limiti – Suyun vücut sıcaklığında kaynadığı irtifa
Heterosfer – Moleküler difüzyonun baskın olduğu üst atmosfer bölgesi
Referanslar
[değiştir]