Línea Karman: Origen, datos y Altura ¿Dónde comienza el espacio?

¿Qué es la línea Kármán?

La línea de Kármán es una línea arbitraria que intenta marcar el límite entre la atmósfera y el espacio exterior. Hoy en día, se conoce generalmente como 100 km (62 millas) sobre el nivel medio del mar en la Tierra. La Fédération Aéronautique Internationale (FAI) y otras organizaciones utilizan este valor para definir el borde o límite del espacio.

El límite de 100 km se basó en el límite teórico por el cual puede volar un avión. Fuentes anteriores afirmaron que marcaba el borde del espacio. Es donde las fuerzas dinámicas orbitales se vuelven más importantes que las fuerzas aerodinámicas, ya que la delgada atmósfera es insuficiente para sostener una nave voladora a velocidades suborbitales. A esta altura, la velocidad necesaria para lograr sustentación o fuerza ascendente neta en la delgada atmósfera es igual a la velocidad requerida para orbitar el planeta. Más allá de dicha altitud, la velocidad horizontal de una nave espacial ya contrarrestaría el efecto de la Tierra.

Sin embargo, la literatura actual afirma que el origen teórico de la línea Kármán se basó en la tecnología aeroespacial de la década de 1950. Los avances en la ciencia de los materiales y la tecnología aeroespacial invalidan la mayoría de las afirmaciones anteriores para respaldar la altitud de 100 km.

Origen de la línea Kármán

La línea Kármán lleva el nombre del físico húngaro-estadounidense y pionero de la aerodinámica Theodore von Kármán. Dicho límite provino de su intento de determinar la altitud máxima a la que un avión puede volar y aun así alcanzar sustentación. En su artículo de 1956, calculó las velocidades y altitudes a las que es posible un vuelo continuo, donde la aeronave es lo suficientemente rápida para generar sustentación pero lo suficientemente lenta para que el vehículo no se sobrecaliente. Su artículo incluía un diagrama de variaciones de velocidad versus cambios de altitud para diferentes valores de presión dinámica y temperatura de equilibrio, pero no mencionó ni publicó información relacionada con el límite de 100 km.

Theodore von Karman (1881-1963)

El término “línea de Kármán” o “línea de von Kármán” fue acuñado inicialmente por Andrew G. Haley en su artículo de 1957 sobre “Derecho espacial: el desarrollo de conceptos jurisdiccionales”. El artículo de Haley citó que la línea Kármán estaba a 275.000 pies (unos 84 km). Hizo esto usando el diagrama en el artículo de von Kármán de 1956, pero agregó notas y su descripción de la “línea jurisdiccional primaria de Kármán” a 275,000 pies. La evidencia sugiere que la distancia es solo uno de los muchos “límites” considerados por Haley, ya que mencionó otras altitudes además de 275,000 pies. Haley ha sido inconsistente al citar el valor original de 275,000 pies y no ha habido una base técnica para la línea de 100 km en la literatura existente.

En la década de 1960, la FAI (Fédération Aéronautique Internationale), el organismo rector mundial para el seguimiento de los estándares y registros en astronáutica, adoptó la definición de que el espacio comienza aproximadamente a 100 km o 62 millas. En un principio, la línea de 84 km de Kármán se citó por separado de la línea de 100 km utilizada por la FAI. Pero el uso posterior desdibujó la diferencia entre los dos, y el término “línea Kármán” se asoció con el límite de 100 km establecido por la FAI. Revisiones recientes sugieren que su asociación puede haber ocurrido porque 100 km es el valor redondeado de 84 km y es mucho más fácil de recordar. En 1960, Haley incluso informó de un acuerdo sobre el límite de 100 km con la FAI.

Aunque la altitud de 100 km ya estaba asociada con la línea Kármán, las revisiones y los artículos actuales sugieren que la línea no tiene un uso práctico en la ingeniería actual y los abogados la han malinterpretado como un valor con un significado físico. El astrofísico Jonathan McDowell, por ejemplo, sugiere, después de un análisis cuidadoso y de la recopilación de datos orbitales, que un límite de 80 km es más aceptable que los 100 km actuales.

No todas las organizaciones utilizan la altitud de 100 km como base. Por ejemplo, la Administración Federal de Aviación, la Fuerza Aérea de EE. UU., la NOAA y la NASA utilizan 80 km (50 millas) como límite. La Fuerza Aérea otorga alas o insignias de astronauta a las personas que participan en vuelos espaciales más allá de la marca de 80 km. Por otro lado, el control de la misión de la NASA coloca la línea en 76 millas (122 km) porque es donde la resistencia atmosférica se vuelve notable.

¿Qué altura tiene la línea Kármán?

La atmósfera se divide en cinco capas según las características térmicas, la composición química, el movimiento y la densidad. Estas cinco capas son las siguientes:

• Exosfera: es la capa más externa de la atmósfera y se extiende desde la parte superior de la termosfera hasta 6200 millas (10 000 km) sobre la superficie de la Tierra. A esta altitud, los átomos y las moléculas escapan al espacio y los satélites orbitan alrededor de la Tierra.
• Termosfera: también se conoce como la atmósfera superior y se encuentra desde unas 56 millas (90 km) hasta unas 300 a 620 millas (500 a 1000 km). En esta capa, las moléculas comienzan a absorber la luz ultravioleta entrante y los rayos X del sol, lo que provoca un aumento de la temperatura. Sin embargo, la atmósfera delgada hace que esta capa todavía se sienta muy fría en la piel a pesar de su alta temperatura.
• Mesosfera: se encuentra entre 31 millas (50 km) y 53 millas (85 km). Esta capa se caracteriza por gases lo suficientemente gruesos como para frenar los meteoros que se precipitan hacia la atmósfera. También se considera la atmósfera media junto con la estratosfera.
• Estratosfera: Ubicada entre 31 millas (50 km) y 4-12 millas (6-20 km), esta capa contiene el 19% de los gases de la atmósfera con muy poco vapor de agua. El calor también aumenta con la altura en esta capa a través de la formación de ozono. En consecuencia, hay poca estratificación y mezcla en esta capa, lo que permite que las capas de aire se estabilicen.
• Troposfera: comienza en la superficie de la Tierra y se extiende de 4 a 12 millas (6 a 20 km). La densidad y la temperatura de los gases en esta capa disminuyen con la altura. También contiene alrededor del 75-80% de la masa de la atmósfera. Además, también se considera la capa más húmeda donde ocurre casi todo el clima.

La ubicación de la Línea Karman en la termosfera inferior.