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标题: 空间站只飞400公里高，是何缘故原由？为什么不再飞得高点呢？ [打印本页]

作者: 亘古不变 时间: 2022-7-30 23:11
标题: 空间站只飞400公里高，是何缘故原由？为什么不再飞得高点呢？
我国的空间站创建现在已进入到一个新的阶段，天宫空间站的创建为我国日后的载人勘探使命打下了稳固的底子。
不光是中国，西欧国家包罗印度也将自己未来的太空创建提上了日程。
未来对太空的拓睁开始在民间又一次掀起了热议，人们对太空的关注度也越来越高，这内里具体有啥关联吗？

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我国空间站表示图
人民群众对太空的关注度不光来自于官方的热场，另一方面在于，这是人类未来可以等待的内容，大概就在本世纪，寻常人就可以像宇航员那样前往太空，以致火星移民。不管它是否是一个非常迢遥的信誉，但人类对太空的想象是无穷的。
而空间站的创建，可巧就是前期准备工作的一部分，而且非常紧张，就像高速公路里的服务区一样。不外空间站的创建也有着非常严格的要求，每一个细节都要求美满，包罗它的飞行高度也必须控制在400公里左右。

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我国空间站制作时间表
飞行高度对空间站来讲意味着什么？空间站的创建履历了哪些发展？空间站的标准创建是什么？空间站在未来还将负担哪些责任？本文将从空间站的创建、范艾伦辐射带这两个方面来解答这些标题，接下来一起看看为什么空间站只飞400公里高，而不再飞得再高点？
范艾伦辐射带

空间站作为太空创建的一部分，此中有许多方面都须要举行过细思量，特殊是它作为一种服务办法，空间站的创建意味着一个国家可以或许在载人航天方面做出新的改变。

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载人飞船发射
可为啥空间站的飞行高度偏偏非得是400公里呢？它就不能像其他卫星那样创建一个飞行体系就完事了吗？现实上这个高度不是科学家订定出来的，而是被迫选择在这个高度，假如没在这个范围内，空间站的使命根本不大概开展。由于范艾伦辐射带的存在，空间站和宇航员要面对的就不是一个简单的飞行标题了，而是辐射危害。
范艾伦辐射带源自于地球自己，并于1958年由詹姆斯·范·艾伦证明。这部分辐射带不像地球的磁场出现在极地两侧，恰好相反，在极地地域这条辐射带的存量是最少的。它重要从地表以上640~58000公里范围内，而且每个区间内的辐射程度都不雷同。

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詹姆斯·范·艾伦
这层辐射带大多位于地球磁场的内部地区，该辐射带会捕获来自太阳风的高能粒子，包罗其他原子核，好比α粒子。辐射带中的磁场作用使得这些高能粒子发生偏转，从而掩护地球大气免受粉碎。

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范艾伦辐射带的表示图
不光在地球，其他行星同样也存在如许的辐射带，像太阳的如许的恒星并不支持恒久的辐射带聚集，由于它缺乏稳固的偶极磁场。以是地球的大气层将粒子运动限定在了200~1000公里以上的范围，但最大的延伸范围不会凌驾8个地球半径，而且被“束缚”在赤道两侧约为65°的小半球体积内。
另一方面，太阳风打击形成的磁暴征象会导致辐射带中的电子密度会相对较快地增长或淘汰。这种大幅度的运动变革将对电子元件造成剧烈的干扰，现在这种辐射扰动影响作用还不敷具体，但可以肯定的是，剧烈的辐射变革会对人体造成影响。

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地磁暴征象
变革生动的辐射带

上世纪50年代时，航天探索还没有进入白热化阶段，这种辐射带的影响大概对人还不敷大，但随着人类航天工程的崛起，科学家们意识到这种辐射大概造成的影响。
已经确定的是，它会直接影响电器电路，从阿波罗登月筹划开始，NASA就不绝在想办法降服这种标题。包罗厥后的飞行舱返航门路设定，卫星运动范围等等。

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设定的飞行门路
范艾伦辐射带可以分作两部分对待，一部分是内带，一部分是外带。内带部分通常从地球上方1000公里至12000公里之间举行延伸，假如碰上太阳运动较强的时间，南大西洋地域的辐射带会降至地表上方200公里。
这一范围的辐射带辐射运动相对温暖，宇宙射线与高层大气的原子核会发生碰撞，由此产生种子β衰变。而磁场变革会使得这些低能质子徐徐扩散，基于地球磁场轴的倾斜，这里会因地球自转形成一个振荡的弱电场。

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辐射带的表里环形图
但是到了外带部分就没这么简单了，外带部分由于更靠近太阳风，电子变革会比内带更大。在13000公里至60000公里之间，外带的电子辐射因地球磁场的扩散，以及局部加速率的作用，它们的等离子能量会不绝地和地球大气层产生碰撞，不绝到磁层顶，然后向外径向扩散。
而外带的粒子也是多种多样，此中包罗许多电子和各种离子，比方α粒子和氧离子，它们比地球电离层中的离子能量更高。科学家推测这些高能质子除了宇宙射线，别的大部分应该来自于太阳风的运动。

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前面我们也提到这种辐射带变革非常剧烈，这一点重要表现在外带部分。就辐射带自己而言，地磁风暴是由太阳产生的磁场和等离子体扰动所触发，而它为什么会增长则是由于，与风暴有关的注入（比方日冕抛射）和地球磁层尾部的粒子加速互动。

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日冕物质抛射效果图
关于这种粒子的能量，科学家也做过干系研究。在一个辐射带中的给定点位，给定能量的粒子通量随能量急剧降落，赤道运动的能量变革最为显着。质子中包罗的质子动能范围约莫100000电子伏特就能穿透0.6微米的铅板，假如凌驾400兆电子伏特，则可以穿透1.4厘米左右的铅板，而这种变革在赤道运动中完全可以到达。
去往太空，防护不能少

得益于阿波罗筹划的开展，NASA很早就探寻过对该辐射带的影响研究，除了阿波罗14号，其他全部飞船都避开了辐射影响最大地区的辐射带。只管在阿波罗载人使命中，宇航员颠末了辐射带，但是这部分辐射带的粒子能量薄弱并不会对宇航员造成较大的影响，现在他们的身材也都还康健。

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宇航员飞出太空
另一方面，便是确定一个安全区，既然辐射带的运动变革有显着的一个区间值，而且会有辐射清闲，随高度分布差别而产生变革。因此在范艾伦辐射带之间的2~4个地球半径被称作安全区。
对于航天器上逻辑电路中的小型化电子元件来讲，它们很轻易受到辐射干扰，而且电荷也相对更小，因此必须颠末辐射加固才气运行。而在运行过程中，它们也会制止强辐射带的变革，比力经典的一个例子就是哈勃望远镜。

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“创生之柱”，是哈勃空间望远镜最著名的天文图像之一
最关键的传感器部分由3毫米的铝屏蔽器掩护，而且会在通过强辐射带时关闭传感器以掩护望远镜，对于空间站来讲更是云云。以是，这便是空间站为啥要求飞行高度在400公里左右。
别的，从经济方面思量，这个高度对于发射需求来讲可以肯定程度低落发射经费，另一方面，空间站的创建离不开人类运动，假如飞行间隔太高，辐射对人体的损伤也优劣常大的。

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为了宇航员的安全也不能飞行太远
而且就这个高度而言，险些全部可以或许在空间站举行的太空实行都可以满足情况标准，太低也倒霉于空间观察。因此大部分空间站都在间隔地球400公里左右，而我国的天宫空间站大概为390~395公里的样子。
当代的航天装备都会有范艾伦辐射带剂量仪，它会在辐射较高的时间发出警报，而且具备相对全向的辐射监控，一边准确地丈量辐射通量。多方面的综合观察都可以或许将这种辐射危害降至最少，这对未来的天空创建至关紧张。

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阿波罗号上携带的范艾伦辐射带剂量仪
因此，综合各方面的思量，空间站的飞行高度标题由此得到相识决。这只是太空向人类给出的一个微小的寻衅，现实的太空情况还要更加复杂，但这并不能克制人类向外探索的欲望，由于星辰大海是人类的终极空想。

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