空间站为啥只“飞”400公里高，高度设置有何考虑？

仙仙

空间站又称太空站、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。一般来说，空间站大都在约400公里高度的轨道上运行，比如，我国的天宫一号、天宫二号空间实验室，目前仍在轨运行的国际空间站，以及我们开始建造的中国空间站。




空间站为什么只“飞”400公里高？


大家都知道，航天发射是非常昂贵的。空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量，对运载火箭的运载能力是一个很大的考验。如果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。


实际上，大气是随着海拔增加而逐渐变薄的，太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界。国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线，即“卡门线”，卡门线之外的部分称为太空。一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等，400公里高度都可以满足。


这个高度设置，还考虑了航天员和空间站本身的安全问题。


在地球周围有一个名为“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。这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子，对在其中飞行的飞行器伤害很大。值得注意的是，因为地磁场本身不是对称的，在南大西洋上方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公里左右的高度，空间站飞高了就很容易进入辐射带，受到带电粒子的伤害。


因此，综合考量发射成本、观测需求，以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素，科学家把空间站飞行的高度设定在400公里附近。