空間站之所以都是在400公里高度左右,是綜合考慮的結果,要考慮到發射成本以及方便溝通等等環節,因此400公里是目前空間站所處的最佳位置" />
更新時間:2021-12-11 11:03:32作者:admin2
定在距離地面400公里高度,是有重大原因的!
空間站之所以都是在400公里高度左右,是綜合考慮的結果,要考慮到發射成本以及方便溝通等等環節,因此400公里是目前空間站所處的最佳位置。
我們的地球是由大氣層所包圍的,這是一層因為地球引力而依附的混合氣體,包圍著地球,它整體厚度在1000千米左右,越往上越稀薄,根據大氣層的表現情況不同,我們又將大氣層分為對流層,平流層,臭氧層,中間層,熱層和散逸層。散逸層在向上,也就是我們俗稱的外太空。
熱層呢,也叫做暖層,又叫做增溫層,它位于中間層和散熱層之間,厚度有大約400千米,我們的空間站就處在這個熱層里。
右上角關注幫忙點一下,每天推送有意思有知識的文章給您!
01.空間站處在熱層之中,方便和地球溝通
距離地球80千米以上,480千米以下的大氣層,我們稱之為熱層,這個空間之中因為接受太陽的短波輻射,擁有很多游弋的電離子,電離層也就是在這個環境之中。
熱層中因為有豐富的電離子,空氣中富含非常多的電子能量,這個能量是一個反射無線電波的,因此在這個環境當中,無線電傳輸的速度和功率都很大,人們可以在這個環境當中做遠距離傳輸。利用這個特性,我國空間站已經實現了WiFi全覆蓋,休息的時候宇航員們甚至可以打打游戲,玩玩吃雞。
此外,熱層之所以叫做熱層,是因為它的溫度很高,太陽活動強的時候溫度最高可以達到2000k(1726.85 攝氏度),溫度高有利于航天器元器件的運行,溫度太低是非常容易破壞元器件的。
02.空間站在400公里高度運行,有利于發射時節約成本
發射火箭的成本是非常高的,日本的H-2A型火箭,每次發射是需要花費10.3~11.7億元的,美國的德爾塔-4型火箭,發射一次的成本在9.64億元。俄羅斯的質子號火箭,發射一次的成本在6.2億元。
運載火箭的發射成本包括推進劑成本,發射場地成本,各種人力成本測試成本等等,其中推進劑的成本是大頭。運載火箭是以燃燒產生的熱氣流推進,利用反向力前進,推進劑的構成是燃燒劑和氧化劑結合的,在沒有氧氣的太空中依然能夠前進,成本不低。
400公里的高度,攜帶的推進劑并不是很多,發射成本會低很多,同樣重的推進劑會攜帶更多的貨物,有利于空間站的運行。
我國對于太空的建設,起步比較晚,如何降低成本做更多的實驗,是現如今我們需要考慮的問題,也是全世界都在考慮的問題。
很多人在這里不免又有一些疑問,為了節省推進劑,軌道的高度為什么不低一些呢。
這里就要說到地球的引力,航天器無時無刻受到引力的吸附,為了保持在天上的高度,空間站需要很快的速度來運擺脫引力,但保持速度需要燃料,這個消耗也是非常龐大的。軌道高度低,摩擦力大,消耗的燃料會更多,因此400公里的高度是綜合考慮以后的結果。
這里就不得不提一下我國空間站攜帶的霍爾推進器了,它是利用電產生離子電流,形成電場,利用電磁場的力量,讓電離子高速噴出,產生推力。曾經的霍爾推進器產生的推力比較小,如今經過我國科研人員的攻關,已經可以產生1牛的推力了,不要小看一牛推力,雖然只有9.8公斤,但是在真空壞境里足以把航天器推到火星上。
03.空間站400公里的高度上,可以躲避范艾倫輻射帶
范艾倫輻射帶是美國物理學家詹姆斯·范艾倫在1958年發現的,他認為在地球大氣層中包圍著很多高能粒子輻射,呈帶狀分布,這些粒子是由地球引力捕獲的,對航天器和衛星有很大的危險性,因此全世界都有一個共同的認知,就是航天器一定要規避這些高能粒子,在他們的縫隙中活動。
一般認為,范艾倫輻射帶分為內外兩段,內帶在1500到5000千米,外帶在13000到20000千米,我們的航天器在夾縫中活動就好。
實際上,國際空間站和咱們的中國空間站,運行軌道也并不是一成不變的,環繞地球有很多太空垃圾,我們的空間站隨時都要做好變軌的準備,中國空間站核心艙一共配置了30臺發動機,其中有22臺小型的發動機是用來控制在太空中航天器姿態的,還有4臺大功率霍爾推進機,用來給空間站增加運行速度,防止被地球引力捕捉的,還有4臺大推力發動機是用來變軌的。
總之,空間站在400千米高空的軌道上運行,是有一定依據的,是結合了經濟,安全,溝通等等于一體才做錯的最佳決定,當然了,歷史上也有不在這一高度運行的空間站,蘇聯禮炮系列空間站運行高度就在200千米左右,蘇聯的和平號空間站在300多千米的軌道運行15年。
喜歡的話,幫忙點一些關注,每天推送有意思有知識的文章給您!