国际空间站沿近地轨道移动
由于太空中没有空气阻力,参照牛顿第一定律(任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止),空间站在引力的影响下,并不需要其他的力去维持它的运动。对于空间站来说,只有当它在必须要克服引力,来改变运行轨道的情况下时,才需使用燃料。由此可见,为了使空间站保持在一个特定的高度,它必须在地球磁场的影响下运动。
国际空间站在它的轨道内绕地球飞行
在高速飞行下,国际空间站将如何实现与火箭、宇宙飞船或其他模件的对接?
火箭是如何与持续运动中的空间站相接的?
空间站的速度取决于引力,引力又取决于空间站和地球的质量,以及空间站和地球间的距离。很明显,空间站的质量远远小于地球。因此,决定空间站质量的主要因素,是他们间的距离,也就是空间站距离地球表面的高度。任何火箭或是宇宙飞船在要与国际空间站进行对接时,首先要达到与空间站相同的高度,同时,达到与空间站运行一致的速度。所以,即便对接过程纷繁复杂,但是还是能够实现的,因为他们的相对速度不至于相差甚远。
我们可以做到!!!
事实上,这个过程并不容易的。首先,飞到空间站的高度(据地表约220英里)需要花费两天的时间;随后,飞行器会在空间站的下方继续跟随他,当它们接近时,飞行器会“翻一个筋斗”!“翻筋斗”看起来非常酷对不对?但是,当这是在冒着1000亿美元的风险进行的时候,它这么做可就不是为了看起来很酷了!
2017年5月,SpaceX龙飞船与国际空间站进行对接(图源:NASA)
正是因为飞行器“翻了个筋斗”,空间站的宇航员才有机会拍下400张左右飞行器最脆弱部位的照片,发送到NASA(美国国家航空航天局),以进行裂缝和坑洞的检查。如果问我这是不是很酷的话,我还是会说,是的!
可是,当进行对接时,人类是如何在那样的速度下存活的?
当一辆汽车飞驰时,你可以感受到它的移动,(假设你坐在的车内)因为把周围的环境当作参照物时,汽车的相对速度非常快。但是,当地球以每小时1600公里的速度自转或每小时108000公里的公转时,你却感受不到。这是因为你也在随之运动,你和地球的相对速度为零。同样的道理,对于那些要与国际空间站对接的飞行器来说,它们需要达到每小时27724公里的速度,这时它们和空间站的相对速度为零,所以,他们是感受不到的。
距离第一次与国际空间站的对接,已经过去19年了,如今,在经过了与多个无论是载人还是无人飞行器的对接后,国际空间站已经成为了近地轨道上最大的人造的物体,并且用肉眼就能直接观察得到。虽然,我们能看到的只是一条移动的光线,但那也非常不错了!