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空间站 空间站也受重力为何不会掉下来，我国空间站每天绕地球飞多少圈？

太空 空间站 航天器 炮弹


空间站 空间站也受重力为何不会掉下来，我国空间站每天绕地球飞多少圈？
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北京时间2021年6月17日 ， 我国航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱 ， 开始了在空间站中为期三个月的太空生活 ， 他们和空间站时时刻刻都在超高速围绕地球运行 ， 那么你知道这个速度可以达到多大吗？一天又会围绕地球运行多少圈呢？
航天员进驻核心舱演示动画
我们知道 ， 航天器飞行的环绕速度是与航天器的飞行高度有关的 ， 而我国的空间站天宫号则身处距离地面400公里的太空中 。 那么我们先了解第一个问题 ， 要选择在这个高度飞行 。
【空间站|空间站也受重力为何不会掉下来，我国空间站每天绕地球飞多少圈？】
为何我国天宫号空间站选择400公里高的太空飞行哪里才算太空？
我们可以粗略地认为地球大气层之内为非太空 ， 此区域我们一般称为天空 ， 地球大气层之外的 ， 我们称之为太空 ， 但地球大气层与太空之间并没有一个明显的界限 ， 对此 ， 国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线 ， 即“卡门线” ， 卡门线外为太空 。
所以想要遨游太空 ， 必须先要突破这个卡门线 ， 但刚突破卡门线飞行的话也存在一些问题 ， 因为即使在卡门线以外 ， 依旧存在着稀薄的大气 ， 航天器在飞行过程中会不断与这些稀薄的大气摩擦 ， 导致航天器飞行速度逐渐变慢 ， 结果就是航天器不停的慢慢往下掉 。
从理论上来说 ， 航天器飞得越高 ， 飞行越不受影响 ， 但实际操作过程中也会带来其它的问题 ， 一个是飞行高度越高 ， 那么航天发射的成本也就越高；另一方面就是高度过高 ， 太空中存在大量粒子辐射 ， 由于地球本身是存在磁场的 ， 地球在地磁场的庇护下使得地球上的生物免受各种高能辐射粒子的作用 ， 高度越高 ， 磁场的作用越小 ， 高能辐射粒子数量也越多航天器长期如果暴露在高能射线中 ， 同样也会影响寿命 ， 因此空间站选择的飞行高度也不宜过高 。
所以综合各种因素考虑 ， 400公里高度都足以满足 。 这也是为什么我国天宫空间站选择这个高度的原因 ， 不仅是我国 ， 国际空间站也大致处于这个飞行高度 。
国际空间站
为何空间站不会往下掉？航天器之所以能够在太空中一直运动 ， 主要是航天器在飞行过程中所受到的重力作为向心力 ， 能够一直围绕地球运动 。 当然 ， 这是最准确的理论解释 ， 实际上我们还可以通过牛顿当年设想的牛顿大炮来理解 。
假如在高山上架起一门大炮 ， 当打出的炮弹速度很小 ， 炮弹在往前飞的同时也会快速往下掉 ， 炮弹便会落在离大炮不远的地方 。
当增加打出炮弹的速度 ， 炮弹的落地点也会逐渐变得更远 ， 按照这个类比 ， 当速度增加到一定程度 ， 你就会发现 ， 炮弹可以不停的围绕地球转动 ， 不会落回地面 ， 而这个速度为7.9公里/秒 ， 也被称为“地球环绕速度” 。
那么为什么这个速度的炮弹能一直保持这个高度呢？实际上炮弹在飞行时 ， 也在不停地往“下”掉 。
当炮弹速度为7.9公里/秒时 ， 那么炮弹一秒钟会向前飞7.9公里 ， 同时每秒钟也会向地平线“下落”4.9米 ， 但由于地球是球形的 ， 因此掉下来的4.9米刚好和地面的向“下”弯曲形成的“高度差”一样 ， 所以看起来好像永远不会往下掉 。 这里的7.9公里/秒为贴近地面飞行的环绕速度 。
我国空间站一天围绕地球飞多少圈？空间站也是同样一个道理 ， 只要我们在发射卫星时 ， 给予卫星一个水平方向足够大的初速度 ， 由于卫星在地球大气层之外 ， 没有空气阻力的作用 ， 卫星便能一直保持这个速度围绕地球运动而不掉下来 。 离地球越近 ， 受到的引力越大 ， 每秒向下“掉落”的高度也越大 ， 因此运行速度也需要越高 ， 空间站由于身处400公里的高空 ， 根据万有引力公式 ， 我们可以计算出这个速度大致为7.6KM/s 。 地球的直径有12742公里 ， 加上轨道400公里 ， 算起来绕地球一周是42521.88KM ， 除速度7.6KM/s ， 就是5451分钟 ， 约93分钟 ， 那么空间站一天便可以环绕地球15.4圈 。

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