空间站为何只在400公里的高度运行？再飞高一点会怎么样？

zhangzijun

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。
<hr>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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xjbhrt

转发了

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还有一个原因、400公里近似高度规道能更接圆、再飞高也可以↘但规道椭圆会拉的更扁。既浪费燃料、也不方便与地球联系、通迅、因为地球只在这椭圆的焦点上。

芃斐

简单点跳的低省劲，离家近点有磁场保护