Ракета мчить угору, залишаючи позаду хмари, а потім блакитне небо темніє, перетворюючись на чорнильну безодню. Саме на висоті 100 кілометрів над рівнем моря більшість фахівців проводять умовну лінію, де закінчується земна атмосфера і розпочинається космос. Ця межа, відома як лінія Кармана, не є твердою стіною, а радше точкою переходу, де аеродинамічні сили здаються, а орбітальна механіка бере гору.
Федерація авіаційних спортивних організацій (FAI) офіційно фіксує її на 100 км, роблячи це критерієм для визнання космічного польоту. Проте американці, включно з NASA та ВПС США, наполягають на 80 км, видаючи крила астронавтів тим, хто перетне цю позначку. Така розбіжність додає перцю дебатам, адже атмосфера не обривається різко, як мотузка, а розріджується поступово, ніби дим від багаття, що розвіюється вітром.
Ця невизначеність робить тему захопливою: чи справді космос починається так близько, чи він ховається глибше в порожнечі? Розберемося крок за кроком, занурюючись у фізику, історію та сучасні польоти, які щодня кидають виклик цій межі.
Історія народження поняття “лінія Кармана”
Уявіть 1950-ті роки, коли ракети тільки-но почали кусати небо за п’яти. Угорсько-американський інженер Теодор фон Карман, піонер аеродинаміки, замислився: де літак перестає бути літаком і стає космічним апаратом? У своїй праці 1956 року він розрахував, що на висоті близько 84 км щільність повітря така низька, що для створення підіймальної сили машина мусить розігнатися до орбітальної швидкості — 7,8 км/с. Вище цього — ніякої аеродинаміки, тільки інерція та гравітація.
Його колега, юрист Ендрю Г. Гейлі, у 1959 році ввів термін “лінія Кармана”, запропонувавши її як юридичний кордон між авіацією та космонавтикою. Федерація авіаційних спортивних організацій (FAI, fai.org) у 1960-х округлила цифру до зручних 100 км — кругла, запам’ятовувана позначка. Ця лінія стала еталоном для конкурсів, як Ansari X Prize 2004 року, де переможці мусили досягти саме 100 км.
З того часу межа еволюціонувала. У 2018 році астроном Джонатан Макдауелл переглянув розрахунки фон Кармана, дійшовши до 80 км, аргументуючи стійкістю орбіт супутників. Дебати тривають, але 100 км лишається золотим стандартом для більшості світу.
Чому саме 100 кілометрів? Фізика межі атмосфери
Атмосфера — не цегляна фортеця, а шарувата оболонка, де тиск падає експоненційно. На рівні моря повітря важить 1013 гПа, а на 100 км — менше за 10-4 Па, тобто вакуумом. Літак тримається на крилах завдяки підіймальній силі, пропорційній густині повітря та квадрату швидкості. Щоб компенсувати розрідження, швидкість росте, доки не зрівняється з першою космічною — тією, що дозволяє кружляти навколо Землі.
Формула фон Кармана проста, але геніальна: висота, де Vaero = Vorb, де Vaero — аеродинамічна швидкість, Vorb — орбітальна. Розрахунки дають ~84 км для тодішніх матеріалів, але з урахуванням нагріву та тертя — ближче до 100. Вище цієї лінії крила марні — апарат падає або йде в орбіту.
Супутники на низьких орбітах (160-2000 км) постійно борються з залишковим опором, спускаючись на 1-2 км на рік. Нижче 100 км тертя спалює їх за тижні. Це робить лінію практичним рубежем, де космос перемагає повітря.
Альтернативні визначення: 80 кілометрів по-американськи
США не згодні з “кілометровим снобізмом”. З 1960-х ВПС видають крила астронавтів за 80 км (50 миль) — висоту, де метеори згорають, а орбіти стають стійкими. NASA перейняла це у 2005-му, retroactively нагородивши пілотів X-15, які сягали 108 км у 1960-х.
Джонатан Макдауелл у 2018 році підкріпив аргументи: 80 км — точка мезопаузи, де супутники не деградують швидко, а еліптичні орбіти виживають. FAA визнає 100 км для комерційних польотів, але для крил — 80. Ця розбіжність впливає на туризм: Virgin Galactic хвалиться 86 км, але FAI не рахує це космосом.
Таблиця нижче порівнює визначення. Вона показує, як різні організації балансують між фізикою та традиціями.
| Організація | Висота, км | Обґрунтування |
|---|---|---|
| FAI (fai.org) | 100 | Орбітальна швидкість = аеродинамічна |
| NASA, ВПС США | 80 | Стійкість орбіт, крила астронавтів |
| FAA | 100 (комерція), 80 (крила) | Регуляції польотів |
| Макдауелл (2018) | 80 ±10 | Мезопаузa, супутники |
Джерела даних: Fédération Aéronautique Internationale (fai.org), NASA.gov. Ця таблиця ілюструє плутанину, але також гнучкість: межа слугує людям, а не навпаки.
Шари атмосфери: поступовий перехід до порожнечі
Атмосфера — багатошаровий пиріг, де температура то падає, то стрибає. Тропосфера (0-12 км) — царство хмар і турбулентності, де живе 80% маси повітря. Стратисфера (12-50 км) з озоновим щитом поглинає УФ, роблячи її теплішою догори.
Мезосфера (50-85 км) — найхолодніша, мінус 90°C, де згорають метеори. Саме тут лінія Кармана: термосфера (85-600 км) нагрівається до 2000°C, але щільність мізерна — один атом на кубічний см. Екзосфера (600-10 000 км) — границя, де атоми водню втікають у космос.
Ось список шарів для наочності:
- Тропосфера (0-12 км): Погода, авіалінії, 75% опадів.
- Стратисфера (12-50 км): Озон, стабільність, U-2 шпигуни.
- Мезосфера (50-85 км): Нічні сяйва, метеори, холод.
- Термосфера (85-600 км): Аурали, іоносфера, МКС (400 км).
- Екзосфера (600+ км): Втрата газів, початок міжпланетного вакууму.
Перехід плавний, але 100 км — практичний рубіж. Нижче — опір, вище — мікрометеорити та радіація.
Цікаві факти про межу космосу
Ракета X-15 у 1963 році сягнула 108 км — перші “космонавти” за американськими мірками. Blue Origin у 2025-му відправила українця Віталія Островського на 105 км (місія NS-36). Virgin Galactic досі не пробила 100 км, лишаючись “суборбітальною”.
Найнижчий орбітальний політ — 80 км у 2018-му від Макдауелла. МКС на 400 км — глибокий космос за будь-якими мірками. У 2026 Blue Origin планує 20+ польотів, роблячи космос масовим.
Факт: на 100 км вагаlessness триває хвилини, а Земля виглядає як блакитна мармурова куля.
Космічний туризм: хто і як перетинає межу
Приватний космос вибухає: Jeff Bezos’ Blue Origin з New Shepard регулярно пробиває 100+ км, даючи 4 хвилини невагомості за $200-500 тис. У жовтні 2025-го українець Віталій Островський став одним із шести на NS-36, милуючись кривизною горизонту. Компанія готується до серійних польотів у 2026-му.
Richard Branson’s Virgin Galactic з Unity досягає 86 км — достатньо для NASA-крил, але не FAI. SpaceX з Starship ціле на орбіту, але суборбітальні тести вже тестують межу. До 2026-го очікують 50+ комерційних польотів, здебільшого Blue Origin.
Порада для мрійників: готуйтеся до G-навантажень (3-6g), тренуйте серце. Ціни падають — скоро космос для середнього класу?
Юридичні та практичні наслідки визначення межі
Межа впливає на регуляції: нижче — FAA, вище — космічне право (Договір 1967-го). Астронавти отримують статус за крилами: 600+ за США, менше за FAI. Супутники нижче 100 км потребують бустерів проти drag.
У 2026-му з 5000+ Starlink (550 км) drag мінімальний, але нові гіпернизькі орбіти (200 км) тестують межу. Практично: перетин лінії — PR-буст для компаній.
Майбутнє: чи зміниться межа космосу?
З Artemis II (2026) і приватними станціями межа може зрушити вниз — Макдауелл тисне на 80 км. Нові двигуни роблять орбіти на 90 км реальними, але FAI тримається 100. Космос наближається: ракети reusable, туризм росте на 30% щороку.
Скоро кожен зможе відчути поріг — чорноту за ілюмінатором, де Земля здається крихітною. Дебати тривають, але суть одна: космос кличе, і ми летимо назустріч.