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空间站多少分钟绕地球一圈

时间:2024-02-11 16:59:18
空间站多少分钟绕地球一圈

空间站多少分钟绕地球一圈

空间站多少分钟绕地球一圈,地球是我们赖以生存的家园,从古至今人们对地球的探索从未停止,那么我们中探索中自然也少不了很多的疑问,以下是关于空间站多少分钟绕地球一圈。

  空间站多少分钟绕地球一圈1

无论是中国空间站还是国际空间站,它们环绕地球飞行一圈的时间都是90分钟,飞行速度都是7.8公里/秒,轨道高度都是400公里。

这种“神同步”难道是巧合吗?

中国空间站

当然不是。以空间站的轨道高度为例,中国空间站和国际空间站都选择在距离地面400公里处“安营扎寨”,其中有着多重考量。

空间站为什么不能离地面太近

绕地飞行

在航空航天领域,有一条著名的分界线,叫做卡门线。卡门线将地球外层空间人为地划分成两个部分,距离地面100公里以内的空间称为大气层,距离地面100公里以外的空间称为外太空。

卡门线一直被国际航空联合会所接受和承认。按照卡门线的标准,空间站不能建在距离地球100公里以内,因为这个高度处于大气层,不能称之为外太空。

轨道高度

空间站如果距离地面太近,还会带来一个问题。距离地面的高度越近,大气层的空气就越稠密,对空间站在轨飞行产生的阻力就越大。而空间站想要保持住固定的高度,就必须消耗更多的燃料。据了解,国际空间站为了克服这个问题,每年需要额外消耗4吨火箭燃料。

对于人类来说,建设和运营空间站的一个重要作用就是进行各种太空科学实验。如果空间站距离地面太近,就无法达到完全接近真空状态的太空环境,就无法发挥无云层遮挡的太空望远镜观测优势,就无法提供接近零重力的实验条件。

空间站为什么不能离地面太远

绕地飞行

既然空间站距离地面太近有那么多劣势,那么这是否就意味着空间站距离地面越远越好呢?

事实上,空间站距离地面太远也有很多缺点,甚至更为严重。

一方面,从成本角度来讲,空间站距离地面的高度越高,火箭发射时需要消耗的燃料就越多,后期往返空间站增加的成本更是呈指数级上升。财大气粗的美国尚且不敢这样任性,其他国家就更不用考虑这种方式了。而且,空间站的轨道高度距离地面太远了也没有实际意义。

中国空间站

另一方面,从航天员和空间站设备的安全角度考虑,空间站距离地面也不能太远。在地球近层宇宙空间中有一个著名的高能粒子辐射带,叫做范艾伦辐射带。范艾伦辐射带内的高能粒子对航天员、空间站、载人空间飞行器和人造卫星等都有一定的危害。

范艾伦辐射带距离地面的高度范围分为两段:内带1500~5000公里,外带13000~20000公里。这个高度范围并不是绝对的,在空间天气的扰动下范艾伦辐射带的高度范围还会向上和向下扩张。为了确保航天员和空间站不会受到范艾伦辐射带的干扰,空间站距离这两个“模糊”的高度范围越远越好。

中国空间站为什么要定在400公里这个高度

空间站飞行轨道

根据上面的分析,我们已经了解到,空间站既不能距离地面太近(下限是100公里),又不能距离地面太远(上限是1500公里)。

在上限和下限之间,综合考量发射成本、运营维护成本、科学实验需求、航天员身体健康和空间站设备的安全等各种因素,科学家们把空间站的轨道高度定格在了距离地面400公里。国际空间站是这么做的,中国空间站也是这么做的。

即便是定在400公里的高度,空间站也会存在轨道衰减问题,它会随着时间的推移“不自觉”地降速,从而使自己缓缓下降。所以为了克服轨道衰减问题,保持住400公里的在轨高度,空间站必须依靠自身的动力源源不断地为自己增速。

电推进发动机

中国空间站一共配备了4台大推力霍尔电推进发动机为自己增速,确保轨道高度。

  空间站多少分钟绕地球一圈2

空间站为什么一天绕地球15圈以上呢?

我国神舟十三号载人飞船和航天员乘组已经于4月16日返回地球,结束了183天的在轨飞行时间,据来自《央视新闻》的报道,神舟十三号载人飞船和航天员乘组共绕飞地球2928圈,时至今日,我国航天员在轨时间相加已近一年,共在轨绕地球约5461圈。

那么这是个多远的距离呢?计算一下就能明白,航天员主要是在空间站中工作,那么就要先算一下我国空间站绕地球一圈的长度,如今我国空间站的运行高度为地表海拔以上394.5公里,而地球的平均半径为6371.4公里

那么我国空间站运行的圆形轨道的半径大致就是6766公里,由此可以计算出这个圆形轨道的长度为42511公里,也就是说其绕地球运行一周的长度为42511公里,比地球赤道的长度多了2500公里左右。

需要指出的是,我国空间站入轨之前的天宫一号,天宫二号和神舟五号飞船等载人飞行器的轨道高度略低,平均高度约330公里,不过每绕行一圈的差别不是很大,只短376公里,而且飞行的总圈数要比空间站少很多,只有1093圈,只少了约41万公里。

绕地球飞行一周的42511公里这么长的距离,空间站只需要约95分钟就能完成,以每秒飞行约7.5公里的速度绕地球运行15~16周,所以空间站上的航天员每天可以看到15或16次日出日落。

从2003年杨利伟搭乘神舟五号载人飞船上天以来,我国已有13位航天员出征太空,他们分别是杨利伟、费俊龙、聂海胜、翟志刚、刘伯明、景海鹏、刘旺、刘洋、张晓光、王亚平、陈东、汤洪波、叶光富

这些航天员在轨时长已接近一年,绕地球飞行5461圈,42511×5461=232,152,571公里,约2.32亿公里,这就是我国航天员在轨飞行的长度了。

这是一个相当长的距离,地球到太阳的平均距离为1.49亿公里(一个天文单位),小于我国航天员的在轨飞行长度,太阳光从太阳表面出发照射到地球上需要约8分钟的时间,光速为每秒约30万公里,我国航天员的在轨飞行长度以光的速度飞行也需要774秒,近13分钟了。

毫无疑问,目前我国航天员中在轨飞行距离最长的是翟志刚,王亚平,叶光富三名航天员,他们随神舟十三号上天进入空间站后驻守了183天,超过了我国其他航天员在轨驻守时长的总和,前面说了这三人在轨绕地球2928圈,也占到了总圈数5461圈的一半以上,在轨飞行距离长达1.245亿公里。

不过它们在轨飞行的时长和距离今后肯定是要被其他航天员打破的,今年我国还将发射神舟十四号和神舟十五号载人飞船乘组,其中神舟十四号飞船乘组在轨时间很可能要超过半年

而我国空间站也将在这两个飞船乘组的`在轨状态下完成组装,将空间站的基本“T”字构形打造完毕,之后我国空间站将进入至少为期10年的正常运行期,而且空间站舱段也很可能会再次扩建,因为有的计划中终极版的构造是要比基本型大上一倍的。

  空间站多少分钟绕地球一圈3

空间站为什么可以悬浮在太空不会掉下来?绕地球一圈需多长时间?

1、为何我国空间站选择在离地面400公里的高空

航天领域里面经常会提及的一个词就是太空,在人们的理解当中太空好像就是宇宙,但太空的范围定义到底是什么呢?

人们为了更好地进行宇宙与地球之间的研究,把从地面到宇宙之间的距离进行了不同层次的划分。在地球外面笼罩着大气层,大气层之外的区域其实就是宇宙。

太空所指的范围也是人为划分出来的,人们把一百公里的高度定为了卡门线,超过一百公里的范围都可以称为太空。人们如果想要探索太空,首先要突破的就是卡门线,以人类现在的航天实力,突破卡门线并不难。

不过航天器的距离选择还是要非常慎重,在卡门线以下空气浓度比较高,虽然越往高空空气就越稀薄,但如果刚刚突破卡门线的话,还是有空气的存在。

空气会影响航天器的飞行,与空气摩擦产生阻力甚至有可能导致航天器坠落。所以空间站在高度范围的选择上需要考虑很多问题,一方面要尽量避免空气带来的摩擦,防止航天器发生坠落的问题。

另一方面如果距离选择的太高,又容易受到太阳辐射以及高能辐射粒子的影响,在综合考虑下最终决定让天宫号处于400公里的位置。

2、为何空间站不会往下掉?

我们把天宫号成功送进太空以后,想要保证天宫号的正常运行,它也必须跟着地球一起转动起来,天宫号是不停运动的。

空间站一直处于运动的状态,而且它已经达到了基本的“地球环绕速度”不会坠落,宇宙里面的环境本来就比较复杂。空间站在飞行的时候受到重力和向心力的影响,所以运动会围绕地球进行。

地球环绕速度是比较特别的存在,比如人们在高山上架起大炮,如果炮弹打出去的速度比较小,用不了多久炮弹就会坠落。

但如果你不断增加炮弹打出的速度,会发现炮弹的距离越来越远,等到速度达到一定程度时,炮弹可以一直围绕地球转动,不会向地面下落。空间站和炮弹是同样的原理。

结语:

空间站在离地面四百米的高空位置,而且在这个地方也一直围绕地球进行转动,不过大家也要注意空间站转动的速度和地球自转速度不一样。它的速度比地球还要快,空间站一天可以绕地球转15.4圈。

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