中国空间站距离地球的距离离地球有多远?

自1970年以来,我国已成功发射约600个飞行器,其中包括多艘载人飞船,它们主要分布在距地球400公里的轨道上。如果我们翱翔星空,会有怎样的遇见?

南都大数据研究院梳理了自1970年中国首颗卫星“东方红一号”至2021年“神舟十二号”发射期间的公开数据,筛选出部分较具有代表性的卫星及高度,向您展示中国人造卫星的浩瀚星海,看中国的航天高度!

天宫、神舟、天舟:400公里高空的载人航天梦

1999年11月20日,中国载人航天工程发射的第一艘飞船“神舟一号”首次飞行成功之后,20余年间,天宫系列、神舟系列、天舟系列等航天器拜访了太空,也有12名航天员往返于太空与地球之间,中国载人航天工程的太空探索不断前行。

据公开数据显示,中国的空间站主要在距地球约300-400公里的区间。其中天宫一号距离地球约340-370公里,“神舟一号”至“神舟十号”飞船也拜访过此处,并有部分神舟飞船与“天宫一号”在此进行对接。

而“天宫二号”则较“天宫一号”在高度上升高了约50公里,距离地球约390公里,这里还有“中国空间站天和核心舱”、“神舟十一号”、“神舟十二号”,“天舟一号”、“天舟二号”等航天器。

资料显示,国际空间站也选择了距地球约300-400公里的高度。为什么空间站会选择在距地球约400公里的高度?

据国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光介绍,第一个原因是空间站的轨道如果太高就会进入到地球以外的辐射带里,从航天员的健康角度考虑,空间站的高度不能太高。

公开资料也显示,在地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域,大致分成1500—5000公里和13000—20000公里的高度范围,会向上、向下扩张。这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子,对在其中飞行的飞行器伤害很大。空间站飞高了就很容易进入辐射带,受到带电粒子的伤害。

同时,空间站的高度也不能太低。高度越低,大气密度越高,在400公里高和300公里高受大气阻力的影响是不同的,为了节约燃料,空间站的高度既不能太高也不能太低。

另据资料显示,国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线,即“卡门线”,卡门线之外的部分称为太空。一般太空实验所需要的接近真空的环境、无云层遮挡的望远镜观测优势、近乎无重力的实验条件等,400公里高度都可以满足。

因此,综合考量发射成本、观测需求,以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素,科学家把空间站飞行的高度,设定在400公里附近。

北斗导航:3万6千公里的导航星网

2020年6月23日,中国北斗三号系统最后一颗组网卫星发射成功,北斗全球导航系统星座部署完成。

从2000年的第一颗北斗导航实验卫星发射成功以来,20年间,北斗导航系统经历了北斗一号、北斗二号到北斗三号的更新迭代,期间共成功升空了55颗北斗导航卫星,分布在距离地球约2万1千公里到3万6千公里之间。

据公开数据显示,最新一代的北斗三号系统由30颗卫星组网而成。这30颗卫星中,有3颗地球静止轨道(GEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星,它们距地球约35700公里。另外,在距地球约21500公里处的太空,还有24颗中圆地球轨道(MEO)的北斗导航卫星。它们共同组成了深空中的北斗导航星网。

高分、风云,深空中的火眼金睛和气象专家

高分辨率对地观测系统重大专项是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(年)》确定的十六个重大科技专项之一,于2010年批准启动实施。自2013年4月26日,中国成功将首发星“高分一号”成功送上距地球约645公里的太空中以来,该项目已成功发射到“高分十四号”,在深空中组成了火眼金睛,保持全天候、全天时、全球覆盖对地观测。

风云系列卫星则是中国的气象卫星。据公开数据显示,从1988年9月风云一号第1颗卫星发射成功以来,共有18颗风云系列卫星发射升空,其中风云一号主要分布在约900公里的轨道上。而风云二号到风云四号则分布在3万6千公里的轨道上。

自1970年开启了航天探索以来,过往50余年,历代中国航天人付出勤劳艰辛的汗水,中国也逐渐成长为航天大国。而这也让我们更加期待,有朝一日我们能够在宇宙中与航天器的邂逅!

出品:南都大数据研究院

数据来源:国家航天局、中国科学院、国家卫星气象中心、中国航天科技集团、中国载人航天官方网站、北斗卫星导航系统、中国科协、航天爱好者网、媒体公开报道等

数据统计截止:2021年6月21日

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我国的空间站建设如今已进入到一个新的阶段,天宫空间站的建设为我国日后的载人勘探任务打下了稳固的基础

不仅是中国,欧美国家包括印度也将自己未来的太空建设提上了日程

未来对太空的拓展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,这里面具体有啥关联吗?

人民群众对太空的关注度不仅来自于官方的热场,另一方面在于,这是人类未来可以期待的内容,也许就在本世纪,普通人就可以像宇航员那样前往太空,甚至火星移民。不管它是否是一个十分遥远的诺言,但人类对太空的想象是无穷的

空间站的建设,恰巧就是前期准备工作的一部分,而且非常重要,就像高速公路里的服务区一样。不过空间站的建设也有着十分严格的要求,每一个细节都要求完美,包括它的航行高度也必须控制在400公里左右

航行高度对空间站来讲意味着什么?空间站的建设经历了哪些发展?空间站的标准建设是什么?空间站在未来还将承担哪些责任?本文将从空间站的建设、范艾伦辐射带这两个方面来解答这些问题,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?

空间站作为太空建设的一部分,其中有很多方面都需要进行仔细考虑,特别是它作为一种服务设施,空间站的建设意味着一个国家能够载人航天方面做出新的改变

可为啥空间站的航行高度偏偏非得是400公里呢?它就不能像其他卫星那样建立一个航行系统就完事了吗?实际上这个高度不是科学家制定出来的,而是被迫选择在这个高度,如果没在这个范围内,空间站的任务基本不可能开展。由于范艾伦辐射带的存在,空间站和宇航员要面临的就不是一个简单的航行问题了,而是辐射危害

范艾伦辐射带源自于地球本身,并于1958年由詹姆斯·范·艾伦证实。这部分辐射带不像地球的磁场出现在极地两侧,恰好相反,在极地地区这条辐射带的存量是最少的。它主要从地表以上640~58000公里范围内,并且每个区间内的辐射水平都不相同

这层辐射带大多位于地球磁场的内部区域,该辐射带会捕获来自太阳风高能粒子,包括其他原子核,比如α粒子。辐射带中的磁场作用使得这些高能粒子发生偏转,从而保护地球大气免受破坏。

不仅在地球,其他行星同样也存在这样的辐射带,像太阳的这样的恒星并不支持长期的辐射带聚集,由于它缺乏稳定的偶极磁场。所以地球的大气层将粒子活动限制在了200~1000公里以上的范围,但最大的延伸范围不会超过8个地球半径,并且被“束缚”在赤道两侧约为65°的小半球体积内。

另一方面,太阳风冲击形成的磁暴现象会导致辐射带中的电子密度会相对较快地增加或减少。这种大幅度的活动变化将对电子元件造成强烈的干扰,目前这种辐射扰动影响作用还不够具体,但可以肯定的是,强烈的辐射变化会对人体造成影响。

上世纪50年代时,航天探索还没有进入白热化阶段,这种辐射带的影响或许对人还不够大,但随着人类航天工程的崛起,科学家们意识到这种辐射可能造成的影响。

已经确定的是,它会直接影响电器电路,从阿波罗登月计划开始,NASA就一直在想办法克服这种问题。包括后来的飞行舱返航路线设定,卫星活动范围等等。

范艾伦辐射带可以分作两部分看待,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公里之间进行延伸,如果碰上太阳活动较强的时候,南大西洋地区的辐射带会降至地表上方200公里

这一范围的辐射带辐射活动相对温和,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。而磁场变化会使得这些低能质子逐渐扩散,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

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,电子变化会比内带更大。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,以及局部加速度的作用,它们的等离子能量会不断地和地球大气层产生碰撞,一直到磁层顶,然后向外径向扩散

而外带的粒子也是多种多样,其中包含许多电子和各种离子,例如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,另外大部分应该来自于太阳风的活动。

前面我们也提到这种辐射带变化十分剧烈,这一点主要表现在外带部分。就辐射带本身而言,地磁风暴是由太阳产生的磁场和等离子体扰动所触发,而它为什么会增加则是由于,与风暴有关的注入(例如日冕抛射)和地球磁层尾部的粒子加速互动。

关于这种粒子的能量,科学家也做过相关研究。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下降,赤道活动的能量变化最为明显。质子中包含的质子动能范围大约100000电子伏特就能穿透 举报,一经查实,本站将立刻删除。

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摘要:我国空间站在距离地球400公里的轨道上运行,这里的环境非常恶劣,我国空间站面临着空间辐射,失重,温度剧烈变化等恶劣环境,此时还需要验证一些空间站的技术,确保航天员安全。

神舟十三号3名航天员已经返回地球一段时间,目前正在接受医疗隔离,隔离的原因并不是空间站上有外太空病毒,而是他们在我国空间站驻留了6个月,身体免疫能力较弱。

地球上一些常见病毒都可能导致他们生病,等到免疫能力恢复后,才能解除医疗隔离,继续下一轮的计划安排。

我国载人航天工程办公室主任郝淳表示,今年5月份我国会发射天舟四号货运飞船,6月份发射神舟十四号载人飞船。

神舟十四号载人飞船和神舟十三号一样,也是由3名航天员组成,在我国空间站驻留长达6个月。

细心一些的读者就会发现,我国空间站目前采用的是“先下后上”,从神舟十三号返回地球,到神舟十四号3名航天员发射与对接,中间有1个多月的空隙,在此期间我国空间站上并没有人驻留。

而国际空间站在交接班时,都是“先上后下”,也就是下一批航天员先登陆,上一批航天员再返回。如此就使得国际空间站始终有人驻留。

那么问题就来了,我国为何要采取“先下后上”的策略呢?我国空间站无人驻留的这段时间,会不会有“小偷”偷偷溜进去呢?

事实上,我国空间站目前还处于建设阶段,虽然神舟十二号和神舟十三号航天员们已经入驻过我国空间站,但是目前空间站还不是最终完成体,目前还处于建设阶段。

为了确保安全,在此期间我国采用了“先下后上”的策略。这是因为目前我国空间站还处在调试阶段,有一系列空间站的技术需要实验

在确保技术万无一失之前,最好是让航天员们先下后上,确保一些关键技术得到验证,最大程度保护航天员们的生命安全。

国际空间站从上个世纪就开始建设,已经运营多年,一些关键技术都已经得到了充分验证,对接技术已经成熟,可以做到“先上后下”,但即便如此,美俄飞船在对接空间站时,偶尔也会出现意外。

比如:“科学号”实验舱与国际空间站对接几个小时后突然失控,造成国际空间站旋转了45°,好在国际空间站的重要系统没有遭到较大的损坏,也没有导致国际空间站解体。

类似这样的案例发生过好几次,这也说明,在航天领域,即便是技术成熟的国家,也有可能会出现失误,因此为了确保航天员们的安全,我国目前采取了“先下后上”的策略。

还有,我国空间站在距离地球400公里的轨道上运行,这里的环境非常恶劣, 我国空间站面临着空间辐射,失重,温度剧烈变化等恶劣环境,此时还需要验证一些空间站的技术,确保航天员安全。

另一方面,我国空间站还不是最终的完成体,目前只有天和核心舱上有3个床位和1个卫生间,虽然航天员们可以在空间站上打地铺。

但是为了确保航天员们都能够休息地好,我国还是会保证每个航天员都有自己的私密空间。

另外,我国空间站已经高度智能化,即便无人值守,也能正常运行一两个月,只是不能间隔的时间太长。

后续我国将会开展在轨交接班,其中神舟十四号和神舟十五号航天员将会共同在我国空间站执行5-10天的任务,到时候神舟十四号3名航天员再返回地球。

为了确保每个航天员都能得到充分的休息,今年我国发射的两艘实验舱中,其中一个实验舱布置了3个床位和一个卫生间,等到实验舱和我国空间站对接之后,我国空间站上就有6个床位和2个卫生间。

这样一来,即便是在轨交接班,6名航天员也都有自己的休息区,充分的休息是良好工作的前提和保障。

国际空间站则不同,目前国际空间站只有7个永久睡眠舱,但是国际空间站在轨交接班时,经常出现10人,11人甚至更多人同时位于国际空间站,此时就必须有一些航天员要打地铺。

国际空间站虽然处于无重力环境下,无论横着、竖着、躺着、趴着感觉都差不多,但是国际空间站的许多设备比较吵,打地铺的人往往需要找一个安静,同时又通风比较好的地方才能打地铺。

另外,他们打地铺的地方还不能打扰其他同事工作,所以在轨交接班期间,部分航天员经常为寻找睡眠的地方而绞尽脑汁,以至于国际空间站部分航天员甚至会出现失眠问题。

我国空间站会进“小偷”吗?

目前,我国空间站处于无人值守阶段,那会不会有“小偷”偷偷潜入我国空间站搞破坏呢?

这一点其实我们可以放心,一方面是因为我国空间站在距离地球400公里的轨道上运行,而并不是所有的国家,都具有发射载人飞船的能力。

另一方面,即便具备发射载人飞船的能力,也很难与我国空间站对接。因为我国空间站的位置并不是固定不变的,而是会围绕着地球运转,运转速度、轨道参数等具体信息它们难以获取,即便有飞船,对接的难度也非常大。

还有,我国空间站可是具备“防盗”技能,这是因为我国空间站的对接口与国外的对接口就有不同,对接口不一致的情况下,“小偷”也难以打开我国空间站的门,自然就进不去我国空间站。

更重要的是,我国空间站虽然无人值守,但并不代表不受我国控制,我国地面工作人员仍旧对我国空间站的一举一动了如指掌,能够掌控空间站,当出现紧急情况时,还能变轨或者变速,根本不用担心“小偷”的问题。

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