우주의 시작 케르만 라인

지구가 끝나고 우주가 시작되는 곳은 지구 표면에서 약 100킬로미터 상공에 있는 케르만 라인(Kármán Line)입니다.

 

 

NASA 지구 천문대

오늘날 우주선은 기록적인 속도로 최후의 개척지를 향해 나아가고 있습니다. 그리고 우주를 방문하기 위해 돈을 지불하는 관광객의 홍수가 곧 다가올 것입니다.

 

하지만 우주비행사의 날개를 달기 위해 하늘을 날아가는 민간인들은 이른바 케르만 라인을 넘어야 합니다. 이 경계선은 지구 표면에서 약 100km 상공에 있으며, 일반적으로 지구가 끝나고 우주가 시작되는 곳으로 받아들여지고 있습니다.

 

우주에서 100km는 자동차로 샌프란시스코와 로스앤젤레스 사이의 거리의 6분의 1에 불과한 아주 짧은 거리입니다. 샌프란시스코와 로스앤젤레스 사이의 거리의 6분의 1에 불과하며, 지구의 압도적인 중력과 광활한 대기의 영향을 받지 않습니다.

 

그렇다면 인류는 왜 이 비교적 가까운 곳을 지구와 우주의 경계로 받아들이게 되었을까요? 그 답은 부분적으로는 물리적 현실에 근거하고 부분적으로는 인간의 자의적 판단에 근거합니다. 따라서 우주가 시작되는 정확한 고도는 인류가 최초의 우주선을 궤도에 보내기 이전부터 과학자들이 논쟁을 벌여온 부분입니다.

 

케르만 라인(Kármán Line)

지구 대기와 우주 공간을 구분하는 경계선입니다. 이 선은 날카롭지도 명확하지도 않지만 평균 해발 80~100km의 고도에서 지구를 둘러싸고 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

헝가리 태생의 미국 엔지니어이자 물리학자인 시어도어 폰 카르만(Theodore von Karman)의 로켓 과학 연구소가 나중에 미 항공우주국(NASA)의 제트 추진 연구소가 되면서 시작되었습니다. 항공우주 설계의 한계를 이해하고자 했던 폰 카르만은 항공기가 양력에 의존하지 않고 비행할 수 있는 지구와의 거리를 평가했습니다.

 

대략적으로 계산한 결과 84킬로미터에 가까운 수치가 나왔습니다. 동료 변호사인 앤드류 G. 헤일리는 이 수치가 대기권과 우주 공간의 경계를 나타낸다고 제안하고 폰 카르만의 이름을 따서 이 수치를 명명했습니다. (폰 카르만 자신은 이 선에 대한 연구를 공식적으로 발표하지 않았으며, 헤일리의 연구로 인해 이 선과의 연관성을 알게 되었습니다)

 

케르만 라인의 정확한 고도는 일정한 고도에서도 시간에 따라 공기 밀도가 변동하기 때문에 유동적인 것으로 입증되었습니다. 1960년대 초 국제항공연맹(FAI)은 100km라는 경계를 채택했지만, FAI가 폰 칼만의 기술적 주장에 의존했는지 아니면 임의로 숫자를 선택했는지에 대해서는 역사적 논란이 있습니다. NASA, 미연방항공청, 미 공군이 지지하는 80km의 제한도 일반적인 관행입니다. 이 제한은 어림잡아 선택된 것으로 보입니다.

 

지구의 대기는 고정된 경계가 없으며, 지구에서 멀어질수록 점점 더 얇아집니다. 따라서 대기와 우주 사이의 구분이 모호하고 그 경계에 대한 해석이 다양합니다. 일반적으로 케르만 라인의 고도는 대류권과 성층권 사이 어딘가에 있는 것으로 알려져 있습니다. 연구 목적으로 과학자들은 지구를 둘러싼 대기를 6개의 주요 층으로 나눕니다.

 

이 층들은 서로 희미해져 케르만 라인이 그 경계에 정확히 어디에 있는지 평가하기는 어렵지만 일반적으로 케르만 라인의 대기 위치는 열권 하부에서 열권과 그 아래 중권 상부로 넘어가는 지점으로 추정됩니다.

 

케르만 라인은 항공기 설계의 기술적 한계로 의도되었지만 시간이 지남에 따라 더 넓은 의미로 사용되었습니다. 국제법은 한 국가의 영공과 우주 공간에서의 다양한 활동을 인정하여 그 경계를 다투고 있습니다. 중립을 유지하기 위해 미국과 다른 국가들은 오랫동안 우주 공간의 경계에 대한 판결을 피했습니다. 1968년 UN 과학 기술 소위원회는 당시에는 우주 공간을 정확하게 정의하는 것이 불가능하다고 밝혔습니다.

 

미국의 천체 물리학자 조나단 맥도웰은 80±10킬로미터의 케르만 라인을 제안했습니다. 2018 년 FAI는 대신 80 킬로미터 경계를 채택하는 것을 고려하고 있다고 발표했습니다. 80 킬로미터 경계 외에도 대기와 우주 공간의 경계에 대한 이론이 있습니다. 폰 카르만의 대기 저항 논리를 확장하고 개선하고자 했던 한 연구에서는 경계를 약 110km로 설정했습니다.

 

두 회사가 승객들에게 케르만 라인 상공을 비행하는 준궤도 비행의 기회를 제공하고 있지만, 그 위치에 대해서는 의견이 분분합니다. Blue Origin은 고도 100km, 경쟁사인 Virgin Galactic은 85km를 비행합니다. 두 회사 모두 승객을 우주까지 데려다준다고 주장합니다.

 

전문가들은 지구와 우주 사이의 실제 경계는 지표면 위 130km 높이에서 160만 km 이상 떨어져 있다고 지적했지만, 반세기 이상 동안 규제 당국을 포함한 많은 사람들이 케르만 라인의 현재 정의에 가까운 것을 받아들여 왔습니다.

 

케르만 라인은 기존 항공기가 더 이상 효과적으로 비행할 수 없는 고도를 대략적으로 나타낸다는 점에서 물리적 현실에 근거를 두고 있습니다. 케르만 라인보다 더 높이 비행하려면 지구 대기에 의해 생성되는 양력에 의존하지 않는 추진 시스템이 필요합니다. 즉, 케르만 라인은 비행 능력을 지배하는 물리 법칙이 바뀌는 곳입니다.

 

하지만 케르만 라인은 항공기와 우주선을 지배하는 인간 법칙이 갈라지는 곳이기도 합니다. 우주에는 국경이 없고 국제 수역처럼 관리되기 때문에 우주 공간의 경계를 정의하는 것은 누가 우주비행사를 우주비행사로 부를 수 있는지와 같은 의미론적인 문제 이상의 의미를 갖습니다.

 

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