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中國飛船繞地球一圈要多久

發布時間:2023-08-12 09:50:33

『壹』 空間站多少分鍾繞地球一圈

空間站多少分鍾繞地球一圈

空間站多少分鍾繞地球一圈,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鍾繞地球一圈。

空間站多少分鍾繞地球一圈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分鍾,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。按照卡門線的標准,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。據了解,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,從航天員和空間站設備的安全形度考慮,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,叫做范艾倫輻射帶。范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。

范艾倫輻射帶距離地面的高度范圍分為兩段:內帶1500~5000公里,外帶13000~20000公里。這個高度范圍並不是絕對的,在空間天氣的擾動下范艾倫輻射帶的高度范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范艾倫輻射帶的干擾,空間站距離這兩個「模糊」的高度范圍越遠越好。

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,我們已經了解到,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設備的安全等各種因素,科學家們把空間站的軌道高度定格在了距離地面400公里。國際空間站是這么做的,中國空間站也是這么做的。

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台大推力霍爾電推進發動機為自己增速,確保軌道高度。

空間站多少分鍾繞地球一圈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,如今我國空間站的運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

那麼我國空間站運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,也就是說其繞地球運行一周的長度為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。

繞地球飛行一周的42511公里這么長的距離,空間站只需要約95分鍾就能完成,以每秒飛行約7.5公里的速度繞地球運行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分鍾的時間,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分鍾了。

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年的正常運行期,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。

空間站多少分鍾繞地球一圈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,但太空的范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。

太空所指的范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,超過一百公里的范圍都可以稱為太空。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。所以空間站在高度范圍的選擇上需要考慮很多問題,一方面要盡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運行,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復雜。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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