空間站為什么只在400公里高度運(yùn)行

空間站（space station）又稱太空站、航天站，是一種在近地軌道長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、可供多名航天員巡訪、長(zhǎng)期工作和生活的載人航天器。一般來(lái)說(shuō)，空間站大都在約400公里高度的軌道上運(yùn)行，比如，我國(guó)的天宮一號(hào)、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，目前仍在軌運(yùn)行的國(guó)際空間站，以及未來(lái)我們即將開(kāi)展建造的中國(guó)空間站。那么問(wèn)題來(lái)了，空間站為什么只飛400公里高，不飛高點(diǎn)呢？

我們從平時(shí)接觸到的知識(shí)中很容易知道，航天發(fā)射是非常昂貴的。空間站飛往更高的軌道需要提供更多的能量，對(duì)運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是一個(gè)很大的考驗(yàn)。如果要把成噸的設(shè)備攜帶到較高的高度，一來(lái)沒(méi)有太大必要，二來(lái)成本也過(guò)于高昂。

實(shí)際上太空和地球大氣層并沒(méi)有明確的邊界，因?yàn)榇髿怆S著海拔增加而逐漸變薄。國(guó)際航空聯(lián)合會(huì)將100公里的高度定義為大氣層和太空的界線，即“卡門線”，卡門線外為太空。

100公里高度以上就被認(rèn)為是太空。一般太空實(shí)驗(yàn)所關(guān)心的接近真空的環(huán)境、無(wú)云層遮擋的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)優(yōu)勢(shì)、近乎無(wú)重力的實(shí)驗(yàn)條件等，400公里高度都足以滿足。

另一方面，還考慮到航天員和空間站本身的安全問(wèn)題。在地球周圍存在的磁場(chǎng)會(huì)控制一些帶電的電子和離子，與來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)的高能粒子對(duì)抗，并且通過(guò)一些物理過(guò)程注入來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)的高能粒子，或是加速地球周圍本身的帶電粒子。

在地球周圍存在名為“范艾倫輻射帶”的空間區(qū)域，它大致分成1500～5000公里和1.3萬(wàn)～2萬(wàn)公里的高度范圍，在空間天氣擾動(dòng)的時(shí)候還會(huì)向上、向下擴(kuò)張，這里有著能量非常高、密度也非常大的帶電粒子，對(duì)飛行在其中的飛行器傷害很大。另外，因?yàn)榈卮艌?chǎng)本身不是對(duì)稱的，在南大西洋上方（也就是俗稱的“百慕大”附近）的地磁場(chǎng)形態(tài)導(dǎo)致這里的輻射帶高度比較低，在有擾動(dòng)的時(shí)候可能只有1000公里高度左右，空間站飛高了就很容易進(jìn)入到輻射帶當(dāng)中。

那么，如果讓空間站飛幾萬(wàn)公里高呢？地球朝向太陽(yáng)正面的磁層在太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)也可能壓縮到3萬(wàn)公里附近，此時(shí)空間站也可能沐浴在太陽(yáng)風(fēng)的高能粒子當(dāng)中。一旦發(fā)生這種情況，讓空間站進(jìn)入到高能粒子區(qū)域，不僅對(duì)航天員的生命健康是巨大的威脅，還會(huì)傷害儀器設(shè)備。因此，空間站飛行在400公里高度附近是比較安全和合適的。6F505F06-2614-4C03-99C8-ABEB5ECC6F21