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專家解讀|空間站為何是在距離地400公里左右的位置飛行?

錢江晚報·小時新聞特派記者 陳偉斌 章咪佳 發自海南文昌

為啥說交會對接是最大的難點?空間站為啥要在400公里的位置飛行?空間站會自己調整姿態嗎?它會是未來宇航員登陸月球乃至火星的一個“母港”嗎……

這些問題,我們也邀請到了

國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光

來回答。

專家解讀|空間站為何是在距離地400公里左右的位置飛行?

錢報:建空間站,除了發射,還有什麼難度?

楊宇光:

最大的風險就是在交會對接的過程中。核心艙是有自己的軌道的,在自己軌道上執行的速度約每秒7。8公里,這是非常快的速度,在這樣的高速執行下對接兩個航天器,必須要有極度精確的操作。

此外,我們還要用到一個技術——“零視窗發射”。

地球自轉一次是24小時,發射實驗艙等,我們就要等地球的自轉到發射場與核心艙軌道同一個平面時,發射火箭,然後火箭一發射入軌,它就和空間站處在同一個平面上了,我們再透過我的調節運動最後逐漸追上核心艙,最後去對接。

多一秒少一秒都不行,這是最難的。如果錯過了,正常情況下來說每天都有一次機會,但是這個不絕對,因為什麼呢?還有很多因素,比如天氣等,會影響發射。

專家解讀|空間站為何是在距離地400公里左右的位置飛行?

錢報:

空間站

建好後,

會有專門的裝置來調整飛行姿勢嗎?

楊宇光:

空間站不需要消耗燃料就可以一天繞地球16圈這樣轉,但它距離地面的高度約是400公里,說是真空環境,但並不是絕對的真空,還是稍微有一點大氣的。比如說是相當於地面大氣壓的幾萬分之一甚至幾十萬、幾百萬分之一,別小看就這麼一點點特別稀薄的大氣,可是空間站的飛行速度實在太快了,所以它依然會對空間站產生一定的阻礙作用。

注意之前的那個問題,如果你航天員出艙,是感覺不到阻力的。但空間站重量大、體積大,並且是成年累月的在繞地球轉,時間一長,它總會受到阻力的作用。受到阻力作用後,空間站的軌道就會慢慢下降。

所以說為了保證空間站一直在400公里高的軌道,核心艙上是有一個推進系統的。就像一個噴氣系統一樣。

而且我們現在的特點是什麼?和國外不一樣的是我們除了用化學推進,也就是靠化學反應後產生的氣體。我們也用電推進,電推進就是用電把氙氣這種惰性氣體,電離了以後用很高的速度噴出去,這個更節約能量。

錢報:

您剛才提到了一個400公里

高度

,為啥是在這個高度?

楊宇光:

準確的說,過去咱們國家也只有天宮二號是達到了這個高度,天宮一號是約350公里的高度。

為什麼選這樣的高度?第一個原因是地球以外是有一個叫做輻射帶的區域,如果說空間站的軌道太高的話,就會進入到輻射帶裡。這個輻射帶裡的輻射是比較嚴重的,航天員在裡面待的時間長了,健康是會受到比較大的影響。所以從這個角度來說,空間站的高度不能太高。

一般來說,載人航天活動除了登月以外,基本上都是在600公里以下的高度,所以空間站的高度不會超過600公里。

從另外一個角度來說也不能太低。高度越低,大氣密度越高,在400公里高的時候受大氣阻力的影響是一回事,要是在300公里呢?受的影響就嚴重的多。所以為了節約燃料,它既不能太高也不能太低,最合適的高度就是選300到400公里到這個高度。

目前的國際空間站也是約400公里高。

專家解讀|空間站為何是在距離地400公里左右的位置飛行?

錢報:未來空間站會成為登月甚至登陸火星的一箇中轉站嗎?

楊宇光:

目前看是不會的。因為空間站是在400多公里高的軌道,如果從我們的航天器從空間站中轉一下,再出發去月球,其實不太划算。過去阿波羅登月以及咱們國家的“嫦娥”系列,都是直接送往前往月球的軌道的。

錢報:我們如果長期要維護空間站的話,是否也會要做很多維護方面的工作?

楊宇光:

國際空間站到現在已經執行20多年,它正變得越來越老化,老化以後實際上現在的維修工作量,佔航天員工作量的比例越來越高。

實際上航天員在空間站里長期滯留,無非兩方面的工作:一方面就是科研做各種科學實驗。;第二方面就是維護維修空間站,維持正常執行。大家可以從新聞報道看到,經常有航天員一出艙就是六七個小時在艙外就做這些維修工作,這個是很正常的。

錢報:比如天舟或者其它航天器,完成任務後,大家都會聽說它們會墜入大氣層並燃燒掉,選址會是隨機的還是有特定的區域?

楊宇光:

學過地理的應該知道,在澳大利亞和南美洲之間,南太平洋地區有一塊非常廣大的區域,連一個島都沒有,方圓直徑幾千公里範圍內連一個島都沒有,基本上就是國內外所有航天器完成使命後的歸宿。

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