空间站会一直飘在太空当中吗?答案是,并不会。实际上,在地球周围的空间站还有卫星,每时每刻的轨道高度都在降低,只不过速度很慢。有时候因为太阳风的影响,速度就会变得非常快。比如中国的天宫空间站曾经就一次下降了上千米,为什么会这样呢?

首先,我们要搞明白,空间站是怎么飘在太空的。众所周知,地球对其轨道周围的物体是有强大的引力的,这个引力与物体的质量有关。可是,如果这个物体的运动速度达到了7.9公里/秒,那么地球的引力就束缚不了,它会逃离地球,这个速度也就是第一宇宙速度。
如果一个物体的运动速度比第一宇宙速度慢一点,地球对它的引力刚好等于它绕地球做圆周运动的法向加速度,这时这个物体既不会远离地球,也不会落到地面,而是飘在空中。这就是空间站能够长时间维持轨道高度的原因。

很多人都以为进入太空之后,没有大气阻挡,空间站可以一直维持一个恒定的速度。其实不是这样的,太空并不“空”。
天文学家是这样规定的,距离海平面100公里高度范围内都属于地球大气层,这条线被叫做卡门线。但是大家要注意,这只是人为规定,卡门线之外就没有空气了吗?自然可不会受制于人为规定。

即便是国际空间站400公里左右的高度,依然受到地球大气层的影响,依然有少量的粒子外溢到了这里。这些粒子会产生阻力,慢慢地让空间站的速度降低,之后,地球对空间站的引力就大于空间站在该轨道的法向加速度,这时空间站就要降轨了。
任由这个高度降低的话,最后空间站会被地球吸入大气层内,然后就是一路火花带闪电,天上都是流星。空间站与大气层发生剧烈摩擦,能烧掉的一切都会被烧毁,烧不掉的,坠落到地面后砸出一个巨大的坑。

为了维持轨道高度,空间站必须要有一个动力系统,这个动力系统主要就是用来弥补因为太阳风地球外溢大气的干扰而导致的减速。另外,这个动力装置在紧急情况下,可以让空间站躲避一些太空垃圾碰瓷卫星,完成升轨降轨任务。

这个动力装置是烧煤油的还是烧汽油的?
都不是,在太空当中又没有氧气,自带氧气加上燃油的话,那在太空中就是一个定时炸弹,而且重量还重,有人的空间站这样就不太好搞了。其实能带一点化学推进剂,主要是偏二甲肼和四氧化二氮,它俩只要一碰到就会爆燃,不需要点火。
我国的空间站还装着一种叫霍尔推进器的动力装置。

原理是这样的,用交叉电磁场把氙气电离,变成等离子体的氙气,带电的等离子体经过电场加速后,速度会变得非常快,能达到80公里/秒,把这一口“仙气”给喷出去。根据动量定理,往后喷,就产生了向前的推力,往前喷就产生了向后的推力。
这个推力其实很小,天宫空间站的4台霍尔推进器只能提供0.32牛的推力。这是什么概念呢?在桌面上放一个鸡蛋,你深呼吸憋一口气然后朝它吹,能把它吹跑,那么你的嘴比天宫空间站的这4台霍尔推进器都厉害。

这么一点力道,就能够让100多吨的空间站在空中飘着?
还真的可以,虽然天宫空间站在太空中飘着有阻力,但是这个阻力是非常小的。用它每年可以为空间站节省2亿美元的燃料费,其实本质上还是在使用工质推进,因为工质用得少,这种推进器的比冲非常大,可以长时间工作。
如果空间站要进行变轨和大幅度机动,靠这点动力就不行了。我国空间站的动力系统还包括4台轨控发动机,22台姿控发动机。你以为它是一个飘在空中的房子,实际上它是一辆超大型房车。