国家空间科学中心|不飞高点?,答:空间站干嘛只飞400公里高
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空少问答
小课堂
第153期
06
月
081
日
周
一
答:空间站干嘛只飞400公里高 , 不飞高点?
上周六 , 空少为大家留了1个问题 , 来看看空少的解答以及从留言中选出的最佳答案吧!
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空少正解
上期我们讲到 , 不久前 , SpaceX公司使用“猎鹰9号”火箭发射的“龙”飞船经过约19个小时的飞行后 , 于北京时间5月31日22时16分抵达约400公里高度的国际空间站 , 并开始进行对接 。 北京时间6月1日凌晨1点2分 , 国际空间站迎来了两位新成员——道格拉斯·赫尔利(DouglasG.Hurley)和罗伯特·本肯(RobertL.Behnken) 。 这是自2011年航天飞机停运以来首次有宇航员在美国本土升空 , 同时也是历史上首次由私人公司将宇航员送入太空 。 载人航天是航天领域难度最高的任务 , 此前只有三个国家苏联/俄罗斯、美国和中国拥有这项技术 。
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赫尔利(右一)和本肯(右二)进入国际空间站(来源:https://pics4.baidu.com/feed/4a36acaf2edda3cc27bce5bef461f907203f9267.jpeg?token=4fd6586fddf946485188bcdbdfd46626)
国际空间站飞行在约400公里高度的太空中 , 其实其他的空间站的飞行高度也差不多 , 比如我们国家的天宫 。 那么问题来了 , 空间站干嘛只飞400公里高 , 不飞高点呢?
空间站(spacestation)又称太空站、航天站 。 是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器 。 因此 , 比起一般执行任务的卫星或小探测器 , 它的结构不可避免的要复杂的多 , 像是国际空间站大概有一个足球场那么大 , 质量将近420吨 。 大家从平时接触到的知识中也很容易知道 , 航天发射是非常昂贵的 , 比如今年曾经发生过的4000万元卖火箭的广告 。 假如要把成吨的设备携带到较高的高度 , 一来没有太大必要 , 二来成本也过于高昂 。 关注我们空少课堂的朋友们大概还记得100公里高的“卡门线” , 它指的是由于物理性质的特征 , 100公里高度以上/p>
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国际空间站照片 , 由发现号航天飞机拍摄(来源:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/STS-133_International_Space_Station_after_undocking_5.jpg/800px-STS-133_International_Space_Station_after_undocking_5.jpg)
而另一方面也同样是选择不飞得更高的重要原因 , 就是航天员和空间站本身的安全 。 在地球周围存在的磁场会控制一些带电的电子和离子 , 与来自太阳风的高能粒子对抗 , 并且通过一些物理过程注入来自太阳风的高能粒子 , 或是加速地球周围本身的带电粒子 。
在地球周围存在名为“范?艾伦辐射带”的空间区域 , 它大致分成1500-5000公里和13000-20000公里的高度范围 , 在空间天气扰动的时候还会向上、向下扩张 , 这里有着能量非常高、密度也非常大的带电粒子 , 对飞行在其中的飞行器伤害很大 。 特别的 , 因为地磁场本身不是对称的 , 在南大西洋上方(也就是俗称的“百慕大”附近)的地磁场形态导致这里的辐射带高度比较低 , 在有扰动的时候可能只有1000公里高度左右 , 空间站飞高了就很容易进入到辐射带当中 。
那如果让空间站飞几万公里高呢?地球朝向太阳正面的磁层在太阳活动强烈时也可能压缩到3万公里附近 , 此时空间站也可能沐浴在太阳风的高能粒子当中 。
一旦发生这两种情况 , 让空间站进入到高能粒子区域 , 不仅对航天员的生命健康是巨大的威胁 , 还会伤害仪器设备 。 因此 , 空间站飞行在400公里高度附近是比较安全而合适的 。
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