空间站能不能实现正常行走(空间站为啥只飞400公里高)

随着地球资源的不断减少,以及人们对“星辰大海”的渴求,低地球轨道载人空间站的建设已经成为了无数国家关注的领域

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我国自主研发建设的天宫空间站

目前太空中只有两个空间站,一个是已经超长服役的国际空间站,另一个就是我国正在搭建的天宫空间站

对于空间站,大家总是有着各式各样的问题,尤其是空间站的飞行高度。在我们看来,既然都要在太空中“安营扎寨”了,当然是飞得越高越好了,不然跟在自家门口盖房子有什么区别。那么,为什么空间站只飞400公里高,不再飞得高点儿呢?到底是因为不愿意飞还是不能飞?

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宇宙中的载人空间站

空间站的作用

对于空间站的建设问题,许多人常常感到不解。他们认为有这个功夫和精力在近地轨道盖房子,还不如直接一口气造出个性能极强的飞船,让它带着人类到其他星球去盖房子,这样的话,人类的“移民梦想”就指日可待了。

可是,这世界上哪能有人一口气就吃成个胖子呢?在前往其他行星盖房子之前,人类需要充分了解太空当中的情况,并且在往返于其他行星和地球的过程当中,也需要一个“中转站”。很显然,空间站就是其中的“关键角色”

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在天宫空间站内工作的宇航员们

因此,从短期的目标来看,空间站可以作为实现载人登月的跳板。毕竟想一口气就将宇航员送上月球是有些困难的,而如果有空间站在这之中过渡,起到牵线搭桥的作用自然就不一样了。

此外空间站内还能进行空间科学实验以及各项技术试验,因为相较于地球实验室,空间站是一个天然的高真空、微重力的实验室,在这里进行相关实验取得的成果,相较地面试验来说会更具说服力。

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国际空间站上的命运号实验舱

当然还有在空间站开展生命科学实验,这可能是大家最关注的一个领域了,毕竟能在太空上种菜、培育水果,确实是“农业大国”的终极梦想了。

总的来说,空间站本身就是一个在轨的多用途实验设施,它能够提供地球上难以保持的特殊空间环境,从而让宇航员能在其中进行许多创新式实验。要知道,“不积跬步无以至千里”,而空间站就像是人类迈向更深宇宙的第一块砖,它很关键,并且必须得到重视。

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在国际空间站上种植的莴苣植物

既然空间站要为研究人员维持特殊的环境,那么为什么只在400米的高度上待着呢?难道不是离地球越远,这种环境就越好吗?

空间站为什么只飞400米?

自苏联在1971年发射了人类首个空间站礼炮一号之后,就标志着人们顺利迈入了空间站时代。这几十年来,空间站在科技的助力之下不断完善,各方面都出现了明显的变化,唯一不变的大概就是它的高度了。这不禁让人困惑,难道说科学家研究了这么多年,都没找到让空间站飞得更高的方法吗?

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人类史上第一座空间站“礼炮1号”

实际上,想让空间站飞得更高并不是什么难事,可是从现实角度来说,它确实“不能”飞这么高。至于原因是什么,接下来就分别来说说。

第一,虽然空间站的目标是为研究人员营造出更特殊的环境,从这一点来说越深入太空越好。但是根据人们对太空的界定,400米已经处在最优选择的范围之内了,为什么这么说呢?

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正在飞跃地球上空的国际空间站

因为大家都知道随着海拔的增加,地球的大气会变得越来越稀薄,但是这种情况却不是均匀分布的,所以我们很难确定明显的边界在哪里。在这种情况下,国际航空联合会就把100公里作为了大气层和太空的“分界线”,这条分界线也被称为卡门线

可见,100公里以上就已经被判定为是太空了,而空间站位于的400公里自然就属于太空范畴。在这种情况下,担心空间站飞的不够高所以环境不够特殊的人,就能松一口气了。

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大气垂直分层示意图

第二就是太空的特殊研究环境固然重要,但是其中生活、研究的宇航员的生命安全同样也很重要。在宇宙中除了有高真空、微重力这些因素会对人体健康产生影响以外,还有着“强辐射”这个影响因素

如今提到辐射,大家率先想到的可能都是核辐射,殊不知其实在宇宙环境当中,比核辐射还强悍的辐射比比皆是。比如说,太阳哪天脾气来了,就会让太阳风变得异常猛烈,而这之中的高能粒子就会对身处空间站的宇航员造成威胁。

资料显示,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1.3万~2万公里的高度范围,这里有着能量非常高、密度也非常大的带电粒子,对飞在其中的飞行器伤害很大。

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范艾伦辐射带范围示意图

单从这个数值来看,400公里似乎还差得远。但实际上,地球磁场并不是对称分布的,它在某些地区会受到扰动,导致安全范围被缩小至1000公里左右。所以为了尽可能地保护他们的生命安全,空间站需要尽量远离“雷线”,在合适的高度上飞行,确保自己不会意外进入辐射地带

如果飞得太高,就会飞出地球磁场影响的范围,届时空间站和其中的宇航员们都会直接暴露在辐射之下。别看空间站看起来是“坚不可摧”的,实际上它难以抵挡高能粒子流的穿透。

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地磁场抵挡太阳辐射的概念图

最后一点就是空间站建成之后,宇航员会在这之上长期驻守。别看他们进入了太空,但是依旧要吃饭睡觉,并不是说进入太空就真的变成“神仙”了。在这种情况下,货运飞船需要经常升空去为空间站补充物资

而由于咱们现在依旧在使用传统的化石燃料送飞船上天,所以每次运输的开销都是相当大的。这就相当于在我国的不包邮区网购,有时候贵的不是物品本身,而是“快递费”。

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货运飞船与天和核心舱的对接过程示意图

要知道发往空间站的那些生活物资并不值钱,但是这个高昂的“运输费用”确实让大家感到非常的肉疼

综上所述,空间站可以突破400公里的高度,再飞得高一些,甚至几千、几万公里都是能飞的,但是从各方面进行考虑,实在是没什么必要

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运行中的国际空间站

按照目前人们对太空实验环境的需求来看,400公里绰绰有余了,咱们没必要单纯的为了追求高度就将空间站和其中研究人员的生命暴露在危险当中

此外,许多人还好奇空间站的高度是否是永恒不变的,毕竟它看起来并不像是有“地基”支撑的样子

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天宫空间站的概念图

空间站的高度是否会改变?

咱们在上文中提到人们对太空范围的界定时,专门提到了“卡门线”。但需要注意的是,并不是说在卡门线之上就完全不受大气影响了,即使非常稀薄,大气依旧会对空间站的运行造成影响,比如使其高度有所下降

此外太阳的强磁暴现象也会对空间站的高度造成影响,因为太阳磁暴容易使地球内层大气变得稀薄,外层的密度则变高。在这种情况下,空间站下降的幅度将会更大,每天的平均下降值能达到300米

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太阳辐射会增加地球高层大气的电离

根据统计数据来看,如果人们不帮国际空间站“升轨”,那么它每年轨道高度降低的数值都能达到24公里,为此想办法帮其升高是很有必要的。

过去人们常常会使用货运飞船进行对接,然后点火助力。可是这样每年消耗的燃料就高达4吨,不仅费时费力还费钱。

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天舟三号货运飞船正在与空间站进行对接

因此我国的天宫空间站就考虑到了这一点,在天和核心舱上装上了霍尔推进器,计划使用电推进的方式提升轨道,由此可以省下不少钱

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