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大气|空间站为啥只“飞”400公里高，高度设置有何考虑？

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空间站又称太空站、航天站 ， 是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器 。 一般来说 ， 空间站大都在约400公里高度的轨道上运行 ， 比如 ， 我国的天宫一号、天宫二号空间实验室 ， 目前仍在轨运行的国际空间站 ， 以及我们开始建造的中国空间站 。
空间站为什么只“飞”400公里高？
大家都知道 ， 航天发射是非常昂贵的 。 空间站飞往更高的轨道需要消耗更多的能量 ， 对运载火箭的运载能力是一个很大的考验 。 如果要把成吨的设备携带到较高的高度 ， 一来没有太大必要 ， 二来成本也过于高昂 。
实际上 ， 大气是随着海拔增加而逐渐变薄的 ， 太空和地球大气层之间并没有明确、清晰的边界 。 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 。
这个高度设置 ， 还考虑了航天员和空间站本身的安全问题 。
在地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域 ， 它大致分成1500—5000公里和13000—20000公里的高度范围 ， 在空间天气扰动的时候还会向上、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 。 值得注意的是 ， 因为地磁场本身不是对称的 ， 在南大西洋上方的地磁场形态导致这里的辐射带高度比较低 ， 在有扰动的时候可能只有1000公里高度左右 ， 空间站飞高了就很容易进入辐射带 ， 受到带电粒子的伤害 。
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 。 （王铮）
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