【空间站为何只在400公里的高度运行？再飞高一点会怎么样？】
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空间站是一种可供航天员在太空中长时间驻留的航天器 ， 也被誉为人类探索宇宙深空的“前哨站” ， 自从1971年以来 ， 人类已成功地向太空发射了12个空间站 ， 按照时间顺序 ， 它们分别是：礼炮1号 ， 天空实验室 ， 礼炮3号、4号、5号、6号和7号 ， 和平号 ， 国际空间站 ， 天宫1号 ， 天宫2号 ， 中国空间站 。
从整体上来看 ， 这些空间站都有一个相同的特点 ， 那就是它们的运行高度通常都是在400公里左右 ， 这就有点令人感到好奇了 ， 空间站为何只在400公里的高度运行？再飞高一点会怎么样呢？下面我们就来聊一下这个话题 。
从理论上来讲 ， 空间站只需要达到了“第一宇宙速度” ， 那么在没有阻力的情况下 ， 空间站就可以仅凭自身的惯性一直围绕着地球运行 ， 而不需要额外的动力 ， 这无疑是非常好的运行方式 。
然而地球有一个大气层 ， 当物体在其中飞行时 ， 就会遇到来自空气的阻力 ， 那空间站是如何解决这个问题的呢？答案当然就是往上飞 。
实际上 ， 地球大气层中的空气分布得非常不均匀 ， 测量数据显示 ， 大气层中有大约97%的空气都分布在平流层以下 ， 而随着高度的增加 ， 空气的密度还会指数级地下降 。
在距离地面400公里的高度上 ， 空气已经变得极为稀薄 ， 其产生的阻力可以说是微乎其微 ， 所以空间站运行在这里 ， 只需要每隔一段时间消耗一点点燃料进行轻微的轨道修正 ， 就可以仅凭自身的惯性一直围绕着地球运行 。
与此同时 ， 400公里的高度也足以满足太空科研的需求 ， 比如说没有云层遮挡（对于宇宙深空）、足够大的观测范围（对于地面）、接近真空的环境等等 。
那空间站为什么不飞得更高一点呢？这主要有两个原因 ， 首先就是成本问题 ， 其实这很好理解 ， 毕竟空间站需要持续的补给 ， 还需要“接送”航天员 ， 如果再飞高一点 ， 每次发射都会消耗掉更多的燃料 ， 所以从成本的角度来看 ， 我们只需要将空间站送到一个合适的高度就可以了 ， 而不必追求飞得更高 。
还有一个原因就是“范艾伦辐射带”的威胁 ， 简单来讲 ， “范艾伦辐射带”就是位于地球附近空间的高能粒子辐射带 ， 从整体上来看 ， 它分为内外两层 ， 内层中高能质子居多 ， 其高度通常在1500至5000公里之间 ， 外层中高能电子居多 ， 其高度通常在1.3万至2万公里之间 。
“范艾伦辐射带”中的带电粒子主要来自太阳风 ， 在它们被地球磁场捕获之后 ， 就会在“范艾伦辐射带”的两个转折点之间来回运动 ， 进而形成高能粒子辐射带 ， 由于太阳风的强度并不是一成不变的 ， 因此当太阳风变强的时候 ， “范艾伦辐射带”的范围也会随之增加 。
另一方面来讲 ， 地球的磁场也不是完全对称的 ， 比如说在南大西洋的上空 ， 地球磁场的形态就会导致“范艾伦辐射带”的高度更低一点 。
“范艾伦辐射带”中相对密集的高能带电粒子可能会对空间站的太阳能电池、集成电路、传感器等等设备造成损害 ， 更重要的是 ， 高能带电粒子还可能从分子层面对生命有机体造成危害 ， 因此为了保证航天员以及仪器设备的安全 ， 空间站必须要在远离“范艾伦辐射带”的区域中运行 。
相对而言 ， 400公里的高度就可以说是非常理想了 ， 就算是“范艾伦辐射带”因为太阳风或者地球磁场的形态出现了大幅度的扩张 ， 也不至于扩张到这个高度 。
综上所述可知 ， 空间站的运行轨道既不能太低 ， 也不能太高 ， 如果低了就不能够满足太空科研的需求 ， 同时还会遇到更强的空气阻力 ， 而如果高了则会使空间站的运行成本大幅增加 ， 同时还可能会遭到“范艾伦辐射带”中的高能粒子的侵袭 ， 综合考虑之下 ， 人们就将空间站的运行高度设定在400公里左右 。
好了 ， 今天我们就先讲到这里 ， 欢迎大家关注我们 ， 我们下次再见 。
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