中国空间站的轨道高度为什么要定在400公里? |
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空间站如果距离地面太近,还会带来一个问题。距离地面的高度越近,大气层的空气就越稠密,对空间站在轨飞行产生的阻力就越大。而空间站想要保持住固定的高度,就必须消耗更多的燃料。据了解,国际空间站为了克服这个问题,每年需要额外消耗4吨火箭燃料。 对于人类来说,建设和运营空间站的一个重要作用就是进行各种太空科学实验。如果空间站距离地面太近,就无法达到完全接近真空状态的太空环境,就无法发挥无云层遮挡的太空望远镜观测优势,就无法提供接近零重力的实验条件。 空间站为什么不能离地面太远绕地飞行 既然空间站距离地面太近有那么多劣势,那么这是否就意味着空间站距离地面越远越好呢? 事实上,空间站距离地面太远也有很多缺点,甚至更为严重。 一方面,从成本角度来讲,空间站距离地面的高度越高,火箭发射时需要消耗的燃料就越多,后期往返空间站增加的成本更是呈指数级上升。财大气粗的美国尚且不敢这样任性,其他国家就更不用考虑这种方式了。而且,空间站的轨道高度距离地面太远了也没有实际意义。 中国空间站 另一方面,从航天员和空间站设备的安全角度考虑,空间站距离地面也不能太远。在地球近层宇宙空间中有一个著名的高能粒子辐射带,叫做范艾伦辐射带。范艾伦辐射带内的高能粒子对航天员、空间站、载人空间飞行器和人造卫星等都有一定的危害。 范艾伦辐射带距离地面的高度范围分为两段:内带1500~5000公里,外带13000~20000公里。这个高度范围并不是绝对的,在空间天气的扰动下范艾伦辐射带的高度范围还会向上和向下扩张。为了确保航天员和空间站不会受到范艾伦辐射带的干扰,空间站距离这两个“模糊”的高度范围越远越好。 中国空间站为什么要定在400公里这个高度空间站飞行轨道 根据上面的分析,我们已经了解到,空间站既不能距离地面太近(下限是100公里),又不能距离地面太远(上限是1500公里)。在上限和下限之间,综合考量发射成本、运营维护成本、科学实验需求、航天员身体健康和空间站设备的安全等各种因素,科学家们把空间站的轨道高度定格在了距离地面400公里。国际空间站是这么做的,中国空间站也是这么做的。 即便是定在400公里的高度,空间站也会存在轨道衰减问题,它会随着时间的推移“不自觉”地降速,从而使自己缓缓下降。所以为了克服轨道衰减问题,保持住400公里的在轨高度,空间站必须依靠自身的动力源源不断地为自己增速。 电推进发动机 中国空间站一共配备了4台大推力霍尔电推进发动机为自己增速,确保轨道高度。返回搜狐,查看更多 |
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