空間站多少分鐘繞地球一圈
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空間站多少分鐘繞地球一圈,地球是我們賴以生存的家園,從古至今人們對地球的探索從未停止,那麼我們中探索中自然也少不了很多的疑問,以下是關於空間站多少分鐘繞地球一圈。
空間站多少分鐘繞地球一圈1
無論是中國空間站還是國際空間站,它們環繞地球飛行一圈的時間都是90分鐘,飛行速度都是7.8公里/秒,軌道高度都是400公里。
這種“神同步”難道是巧合嗎?
中國空間站
當然不是。以空間站的軌道高度為例,中國空間站和國際空間站都選擇在距離地面400公里處“安營紮寨”,其中有著多重考量。
空間站為什麼不能離地面太近
繞地飛行
在航空航天領域,有一條著名的分界線,叫做卡門線。卡門線將地球外層空間人為地劃分成兩個部分,距離地面100公里以內的空間稱為大氣層,距離地面100公里以外的空間稱為外太空。
卡門線一直被國際航空聯合會所接受和承認。按照卡門線的標準,空間站不能建在距離地球100公里以內,因為這個高度處於大氣層,不能稱之為外太空。
軌道高度
空間站如果距離地面太近,還會帶來一個問題。距離地面的高度越近,大氣層的空氣就越稠密,對空間站在軌飛行產生的阻力就越大。而空間站想要保持住固定的高度,就必須消耗更多的燃料。據瞭解,國際空間站為了克服這個問題,每年需要額外消耗4噸火箭燃料。
對於人類來說,建設和運營空間站的一個重要作用就是進行各種太空科學實驗。如果空間站距離地面太近,就無法達到完全接近真空狀態的太空環境,就無法發揮無雲層遮擋的太空望遠鏡觀測優勢,就無法提供接近零重力的實驗條件。
空間站為什麼不能離地面太遠
繞地飛行
既然空間站距離地面太近有那麼多劣勢,那麼這是否就意味著空間站距離地面越遠越好呢?
事實上,空間站距離地面太遠也有很多缺點,甚至更為嚴重。
一方面,從成本角度來講,空間站距離地面的高度越高,火箭發射時需要消耗的燃料就越多,後期往返空間站增加的成本更是呈指數級上升。財大氣粗的美國尚且不敢這樣任性,其他國家就更不用考慮這種方式了。而且,空間站的軌道高度距離地面太遠了也沒有實際意義。
中國空間站
另一方面,從航天員和空間站裝置的安全形度考慮,空間站距離地面也不能太遠。在地球近層宇宙空間中有一個著名的高能粒子輻射帶,叫做範艾倫輻射帶。範艾倫輻射帶內的高能粒子對航天員、空間站、載人空間飛行器和人造衛星等都有一定的危害。
範艾倫輻射帶距離地面的高度範圍分為兩段:內帶1500~5000公里,外帶13000~20000公里。這個高度範圍並不是絕對的,在空間天氣的擾動下範艾倫輻射帶的高度範圍還會向上和向下擴張。為了確保航天員和空間站不會受到範艾倫輻射帶的干擾,空間站距離這兩個“模糊”的高度範圍越遠越好。
中國空間站為什麼要定在400公里這個高度
空間站飛行軌道
根據上面的分析,我們已經瞭解到,空間站既不能距離地面太近(下限是100公里),又不能距離地面太遠(上限是1500公里)。
在上限和下限之間,綜合考量發射成本、運營維護成本、科學實驗需求、航天員身體健康和空間站裝置的安全等各種因素,科學家們把空間站的軌道高度定格在了距離地面400公里。國際空間站是這麼做的,中國空間站也是這麼做的。
即便是定在400公里的高度,空間站也會存在軌道衰減問題,它會隨著時間的推移“不自覺”地降速,從而使自己緩緩下降。所以為了克服軌道衰減問題,保持住400公里的在軌高度,空間站必須依靠自身的動力源源不斷地為自己增速。
電推進發動機
中國空間站一共配備了4臺大推力霍爾電推進發動機為自己增速,確保軌道高度。
空間站多少分鐘繞地球一圈2
空間站為什麼一天繞地球15圈以上呢?
我國神舟十三號載人飛船和航天員乘組已經於4月16日返回地球,結束了183天的在軌飛行時間,據來自《央視新聞》的報道,神舟十三號載人飛船和航天員乘組共繞飛地球2928圈,時至今日,我國航天員在軌時間相加已近一年,共在軌繞地球約5461圈。
那麼這是個多遠的距離呢?計算一下就能明白,航天員主要是在空間站中工作,那麼就要先算一下我國空間站繞地球一圈的長度,如今我國空間站的執行高度為地表海拔以上394.5公里,而地球的平均半徑為6371.4公里
那麼我國空間站執行的圓形軌道的半徑大致就是6766公里,由此可以計算出這個圓形軌道的長度為42511公里,也就是說其繞地球執行一週的長度為42511公里,比地球赤道的長度多了2500公里左右。
需要指出的是,我國空間站入軌之前的天宮一號,天宮二號和神舟五號飛船等載人飛行器的軌道高度略低,平均高度約330公里,不過每繞行一圈的差別不是很大,只短376公里,而且飛行的總圈數要比空間站少很多,只有1093圈,只少了約41萬公里。
繞地球飛行一週的42511公里這麼長的距離,空間站只需要約95分鐘就能完成,以每秒飛行約7.5公里的速度繞地球執行15~16周,所以空間站上的航天員每天可以看到15或16次日出日落。
從2003年楊利偉搭乘神舟五號載人飛船上天以來,我國已有13位航天員出征太空,他們分別是楊利偉、費俊龍、聶海勝、翟志剛、劉伯明、景海鵬、劉旺、劉洋、張曉光、王亞平、陳東、湯洪波、葉光富
這些航天員在軌時長已接近一年,繞地球飛行5461圈,42511×5461=232,152,571公里,約2.32億公里,這就是我國航天員在軌飛行的長度了。
這是一個相當長的距離,地球到太陽的平均距離為1.49億公里(一個天文單位),小於我國航天員的在軌飛行長度,太陽光從太陽表面出發照射到地球上需要約8分鐘的時間,光速為每秒約30萬公里,我國航天員的在軌飛行長度以光的速度飛行也需要774秒,近13分鐘了。
毫無疑問,目前我國航天員中在軌飛行距離最長的是翟志剛,王亞平,葉光富三名航天員,他們隨神舟十三號上天進入空間站後駐守了183天,超過了我國其他航天員在軌駐守時長的總和,前面說了這三人在軌繞地球2928圈,也佔到了總圈數5461圈的一半以上,在軌飛行距離長達1.245億公里。
不過它們在軌飛行的時長和距離今後肯定是要被其他航天員打破的,今年我國還將發射神舟十四號和神舟十五號載人飛船乘組,其中神舟十四號飛船乘組在軌時間很可能要超過半年
而我國空間站也將在這兩個飛船乘組的`在軌狀態下完成組裝,將空間站的基本“T”字構形打造完畢,之後我國空間站將進入至少為期10年的正常執行期,而且空間站艙段也很可能會再次擴建,因為有的計劃中終極版的構造是要比基本型大上一倍的。
空間站多少分鐘繞地球一圈3
空間站為什麼可以懸浮在太空不會掉下來?繞地球一圈需多長時間?
1、為何我國空間站選擇在離地面400公里的高空
航天領域裡面經常會提及的一個詞就是太空,在人們的理解當中太空好像就是宇宙,但太空的範圍定義到底是什麼呢?
人們為了更好地進行宇宙與地球之間的研究,把從地面到宇宙之間的距離進行了不同層次的劃分。在地球外面籠罩著大氣層,大氣層之外的區域其實就是宇宙。
太空所指的範圍也是人為劃分出來的,人們把一百公里的高度定為了卡門線,超過一百公里的範圍都可以稱為太空。人們如果想要探索太空,首先要突破的就是卡門線,以人類現在的航天實力,突破卡門線並不難。
不過航天器的距離選擇還是要非常慎重,在卡門線以下空氣濃度比較高,雖然越往高空空氣就越稀薄,但如果剛剛突破卡門線的話,還是有空氣的存在。
空氣會影響航天器的飛行,與空氣摩擦產生阻力甚至有可能導致航天器墜落。所以空間站在高度範圍的選擇上需要考慮很多問題,一方面要儘量避免空氣帶來的摩擦,防止航天器發生墜落的問題。
另一方面如果距離選擇的太高,又容易受到太陽輻射以及高能輻射粒子的影響,在綜合考慮下最終決定讓天宮號處於400公里的位置。
2、為何空間站不會往下掉?
我們把天宮號成功送進太空以後,想要保證天宮號的正常執行,它也必須跟著地球一起轉動起來,天宮號是不停運動的。
空間站一直處於運動的狀態,而且它已經達到了基本的“地球環繞速度”不會墜落,宇宙裡面的環境本來就比較複雜。空間站在飛行的時候受到重力和向心力的影響,所以運動會圍繞地球進行。
地球環繞速度是比較特別的存在,比如人們在高山上架起大炮,如果炮彈打出去的速度比較小,用不了多久炮彈就會墜落。
但如果你不斷增加炮彈打出的速度,會發現炮彈的距離越來越遠,等到速度達到一定程度時,炮彈可以一直圍繞地球轉動,不會向地面下落。空間站和炮彈是同樣的原理。
結語:
空間站在離地面四百米的高空位置,而且在這個地方也一直圍繞地球進行轉動,不過大家也要注意空間站轉動的速度和地球自轉速度不一樣。它的速度比地球還要快,空間站一天可以繞地球轉15.4圈。
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