La línea de Kármán se sitúa a unos 100 kilómetros sobre el nivel del mar y es un concepto crucial para definir la frontera entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior. Sin embargo, no existe una definición unánime al respecto.
¿Qué es la línea de Kármán y dónde se encuentra?
El origen del concepto y su importancia
La frontera invisible entre la atmósfera terrestre y el espacio es conocida como línea de Kármán y se encuentra a unos 100 kilómetros de altura sobre el nivel del mar. Se llama así en honor al físico húngaro-estadounidense Theodore Kármán de Szőllőskislak quien llevo a cabo importantes contribuciones al campo de la aeronáutica y astronáutica.
La propuesta de Theodore von Kármán
El físico Theodore Kármán (1881-1963) se convirtió en un destacado experto en cohetes durante la Segunda Guerra Mundial y cofundó el Laboratorio de Propulsión a Chorro de los Estados Unidos. Kármán hizo los cálculos necesarios (describe cómo las características de la atmósfera de la Tierra a diferentes altitudes afectan la capacidad de volar de una nave) y luego redondeó la respuesta a esa memorable cifra de 100 kilómetros. La línea de Karman está cerca de la transición entre la mesósfera superior y la termosfera inferior.
Variaciones en la definición del límite del espacio
Es curioso que el derecho internacional no tiene una definición exacta para el borde del espacio. De ahí que, diferentes países (y empresas) usen diferentes definiciones para referirse al espacio exterior. No todas las organizaciones reconocen esta definición, por lo que existen varias definiciones de la línea Kármán. Por ejemplo, el ejército de los EE. UU., la Administración Federal de Aviación y la NASA establecieron el límite del espacio en 80 km sobre el suelo. La Fédération Aéronautique Internationale (FAI), un organismo internacional de mantenimiento de registros para la aeronáutica, define el límite espacial, a una altitud de 100 km.
Esto se debe a que definir exactamente dónde comienza el espacio puede ser bastante complicado porque la atmósfera de la Tierra no termina abruptamente, sino que se vuelve más y más delgada a altitudes más altas, por lo que no hay un límite superior definitivo.
La Línea de Kármán y su relación con la aviación y la astronáutica
El papel de la sustentación aerodinámica
Los expertos han sugerido que el límite real entre la Tierra y el espacio se encuentra desde apenas 30 km sobre la superficie hasta más de 1,6 millones de km de distancia. Sin embargo, la mayoría ha aceptado delimitarlo en nuestra definición actual de la línea de Kármán que se basa en la realidad física, en el sentido de que marca aproximadamente la altitud a la que los aviones tradicionales ya no pueden volar con eficacia. Cualquier cosa que viaje por encima de este límite necesita un sistema de propulsión que no dependa de la sustentación generada por la atmósfera de la Tierra. En otras palabras, la línea Kármán es donde cambian las leyes físicas que rigen la capacidad para volar de una nave.
¿Por qué se trazó la línea de Kármán? Impacto en las regulaciones aéreas internacionales
Como no hay fronteras (sería algo así como hablar de aguas internacionales), establecer un límite para el espacio, o la puerta que donde comienza el espacio, es mucho más que semántica. El tráfico aéreo generalmente está regulado a nivel nacional, con países que controlan el espacio aéreo sobre su tierra. Las leyes que rigen el espacio aéreo y el espacio ultraterrestre son diferentes. Volar demasiado bajo, por ejemplo, tiene el potencial de iniciar un conflicto internacional inintencionadamente. Así las cosas, ¿a qué altitud la velocidad necesaria para mantener un avión en el aire a través de la sustentación aerodinámica se vuelve tan alta que excede la velocidad orbital?
Mantener este límite definido será crucial en el futuro, dado un aumento en la cantidad de programas espaciales y en los esfuerzos de vuelos espaciales privados que están aumentando la cantidad de tráfico suborbital (Blue Origin, Virgin Galactic, SpaceX, Dear Moon Project...).
“Este es ciertamente un límite físico, donde termina la aerodinámica y comienza la astronáutica, así que pensé, ¿por qué no debería ser también un límite jurisdiccional?... Debajo de esta línea, el espacio pertenece a cada país. Por encima de este nivel, habría espacio libre”, escribió en su autobiografía el propio von Kármán.
La velocidad orbital necesaria a 100 km de altitud
A 100 kilómetros de altitud, la velocidad orbital mínima requerida para que un objeto permanezca en órbita alrededor de la Tierra es de aproximadamente 28,000 kilómetros por hora. Esta velocidad es necesaria para contrarrestar la gravedad terrestre y evitar que el objeto caiga de nuevo a la superficie. La línea de Kármán, al marcar el punto donde la sustentación aerodinámica es insuficiente, destaca la necesidad de alcanzar esta velocidad para permanecer en el espacio.
Este requisito de velocidad orbital es un desafío técnico que los ingenieros deben superar al diseñar naves espaciales. A diferencia de los aviones, que dependen del aire para generar sustentación, las naves espaciales deben transportar su propio combustible y sistemas de propulsión para alcanzar y mantener la velocidad orbital. Esta diferencia fundamental en el diseño y operación es una de las razones por las que la línea de Kármán es tan significativa para la aviación y la astronáutica.
La Línea de Kármán en otros cuerpos celestes
Aplicación en planetas con atmósfera como Marte
Podríamos extrapolar este concepto a otros planetas. Podría existir una especie de línea de Kármán en Marte, por ejemplo, porque también tiene una atmósfera (aunque más delgada que la de la Tierra), pero cualquier mundo sin atmósfera quedaría fuera de esta posible delimitación. La Luna o Mercurio, que no tienen atmósfera, no podrían contar con línea de Kármán según esta definición.
Excepciones: cuerpos sin atmósfera como la Luna
La línea de Kármán no es aplicable a cuerpos celestes sin atmósfera, como la Luna o Mercurio. En estos casos, no hay una transición gradual de densidad atmosférica que defina un límite claro entre la superficie y el espacio exterior. La ausencia de atmósfera implica que no hay sustentación aerodinámica en absoluto, y cualquier operación de vuelo debe basarse poe completa en la propulsión a chorro o en cohetes.
Esta ausencia de atmósfera presenta desafíos únicos para la exploración y las operaciones en la Luna. Las misiones lunares dependen exclusivamente de la propulsión para maniobrar y aterrizar, lo que requiere un enfoque diferente en comparación con las misiones en planetas con atmósfera.
Desafíos actuales en la definición del límite del espacio
El debate sobre los 80 km como nueva frontera
El debate sobre la ubicación precisa de la línea de Kármán ha llevado a algunos científicos y organizaciones a proponer un límite inferior de 80 kilómetros. Esta propuesta ha sido respaldada por el astrónomo Jonathan C. McDowell y adoptada por las fuerzas armadas de EE. UU. y la NASA.
Este cambio en la definición del límite del espacio refleja avances en la comprensión de la atmósfera y la dinámica orbital. La adopción de un límite de 80 kilómetros podría tener implicaciones significativas para la clasificación de vuelos suborbitales y los criterios para definir a un astronauta. Sin embargo, también podría complicar la armonización de las regulaciones internacionales y la gestión del tráfico aéreo y espacial.
El impacto de los programas espaciales y vuelos privados
El aumento de los programas espaciales y los vuelos privados ha intensificado la necesidad de definir de forma clara y coherente el límite del espacio. Empresas como SpaceX, Blue Origin y Virgin Galactic están llevando a cabo vuelos suborbitales y orbitales que desafían las definiciones tradicionales de espacio aéreo y espacio exterior. La creciente actividad en el espacio cercano a la Tierra plantea desafíos para la gestión del tráfico y la prevención de colisiones. La falta de un consenso universal sobre el límite del espacio podría complicar la coordinación internacional y aumentar el riesgo de incidentes.
Puntos de vista internacionales sobre el límite del espacio
La perspectiva de la Fédération Aéronautique Internationale (FAI)
La Fédération Aéronautique Internationale (FAI) ha desempeñado un papel clave en la definición de la línea de Kármán como el límite del espacio a 100 kilómetros de altitud. Esta organización, que se encarga de mantener registros y normas para la aviación y la astronáutica, adoptó la propuesta de Theodore von Kármán como el estándar para distinguir entre actividades aeronáuticas y astronáuticas. El trabajo de la FAI resulta fundamental para armonizar las regulaciones internacionales y clasificar los vuelos espaciales.
Posturas de la NASA y las fuerzas armadas de EE. UU.
La NASA y las fuerzas armadas de EE. UU. han adoptado una postura diferente respecto al límite del espacio: consideran que comienza a 80 kilómetros de altitud. Esta definición más baja se alinea con las necesidades operativas y los avances tecnológicos que han permitido una mejor comprensión de la atmósfera y la dinámica orbital.
Referencias
- Jonathan C. McDowell, The edge of space: Revisiting the Karman Line, Acta Astronautica, Volume 151, 2018, Pages 668-677, ISSN 0094-5765, DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.07.003.
- The edge of space NASA 2021
- Theodore Von Kármán, 1881-1963 Sydney Goldstein Published:01 November 1966 Royal Society DOI: https://doi.org/10.1098/rsbm.1966.0016
- NASA. (2019, October 2). Earth's atmosphere: A multi-layered cake — climate change: Vital signs of the planet. NASA. Retrieved November 11, 2022, from https://climate.nasa.gov/news/2919/earths-atmosphere-a-multi-layered-cake/ (opens in new tab)
- NASA. Earth atmosphere. NASA. Retrieved November 11, 2022, from https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/atmosphere.html
