你可能沒(méi)注意過(guò)：無(wú)論是中國(guó)的“天宮”，還是曾經(jīng)的“國(guó)際空間站”，它們都只在地球上空400多公里的地方“溜達(dá)”。從上海到武漢直線距離約850公里，而空間站離我們只有400公里出頭——它離你，比你從一座城市到另一座城市還近。

那問(wèn)題就來(lái)了：地球這么大，太空這么廣，為什么空間站就“卡死”在400公里？是技術(shù)不夠？是燃料不夠？還是另有隱情？

真正的“太空”，其實(shí)比你想象的要遠(yuǎn)得多

我們常說(shuō)“進(jìn)入太空”，但“太空”到底從哪開始？科學(xué)界通常以卡門線作為分界——它位于地球表面上方100公里處，是航空飛行與軌道飛行的臨界點(diǎn)。

在這之下，飛機(jī)還能依靠空氣升力飛行；在這之上，空氣已稀薄到幾乎無(wú)法提供升力，飛行器必須依靠軌道速度繞地球運(yùn)行才能不掉下來(lái)。因此，卡門線是“太空”的法律邊界，但它只是個(gè)起點(diǎn)。

實(shí)際上，100~200公里之間的大氣層仍然存在阻力。雖然稀薄，但這點(diǎn)阻力對(duì)于高速飛行的航天器來(lái)說(shuō)，依然會(huì)造成持續(xù)減速，導(dǎo)致軌道衰減。衛(wèi)星在這高度運(yùn)行，可能幾小時(shí)或幾天后就會(huì)墜入大氣層。

要實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)期駐留”，必須飛得更高。一般認(rèn)為，300公里以上才是“穩(wěn)定低軌道”的起點(diǎn)，而空間站選擇的高度——400公里左右，正好避開了空氣阻力最強(qiáng)的區(qū)域，又沒(méi)有進(jìn)入輻射帶，是一個(gè)“物理安全區(qū)”。

更形象地說(shuō)，從100公里到400公里，是人類真正進(jìn)入太空的“第一層樓梯”。400公里，是我們踏穩(wěn)腳跟的第一步。

為什么不飛更高？因?yàn)椤按鷥r(jià)巨大”

在太空中飛行，不是“往上爬”，而是“繞圈跑”。空間站之所以能“懸浮”，是因?yàn)樗?strong>每秒7.66公里的速度繞地球飛行，進(jìn)入了所謂的“第一宇宙速度”——也就是最低軌道速度。

而如果你想把空間站送得更高，比如800公里、1000公里甚至更遠(yuǎn)，問(wèn)題就不只是“飛上去”，還包括如何“保持在那兒”，并且“長(zhǎng)期可維護(hù)”。

軌道越高，所需的初始速度越大，火箭推力也要更強(qiáng)。每提升軌道100公里，火箭推進(jìn)劑消耗大約增加5%~10%；而要將1噸物資送到1000公里軌道，所需燃料可能是400公里軌道的兩倍以上。

而且，軌道越高，補(bǔ)給越困難。比如“天舟”飛船補(bǔ)給天宮空間站只需6~8小時(shí)，如果空間站在1000公里以上，補(bǔ)給周期會(huì)變成幾天甚至數(shù)周，軌道對(duì)接窗口也會(huì)變得極小。

更重要的是：一旦飛得太高，就意味著無(wú)法快速回撤。這對(duì)于載人航天來(lái)說(shuō)，是絕對(duì)不能接受的風(fēng)險(xiǎn)。

所以，400公里并不是“能力上線”，而是“系統(tǒng)最優(yōu)解”。它是工程師成千上萬(wàn)次模擬后，在成本、效率、安全、可控之間做出的最優(yōu)平衡點(diǎn)。

飛得太高，還有一個(gè)更“致命”的問(wèn)題：輻射

在地球周圍，有一片“看不見(jiàn)的雷區(qū)”——范·艾倫輻射帶。這是由地球磁場(chǎng)捕獲的高能粒子形成的輻射圈，分布在距離地球1000~6000公里的范圍，是進(jìn)入中高軌道時(shí)必須面對(duì)的“宇宙電磁風(fēng)暴區(qū)”。

這些高能粒子部分來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)，另一部分由宇宙射線與大氣作用產(chǎn)生，能夠穿透航天器、損壞設(shè)備，甚至對(duì)航天員的身體造成不可逆的傷害。

NASA實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，若長(zhǎng)時(shí)間停留在輻射帶核心區(qū)域（如 3000 公里以上），每小時(shí)可能承受數(shù)十毫西弗的輻射，長(zhǎng)期暴露將遠(yuǎn)超安全限值。而國(guó)際航天員的年劑量上限也只有500毫西弗，也就是說(shuō)，在輻射帶中，一兩天可能就會(huì)“爆表”。

為了避免暴露，當(dāng)時(shí)的阿波羅登月任務(wù)采取了“高速穿越”策略，僅用一個(gè)小時(shí)沖出輻射帶。而空間站是長(zhǎng)期駐留的航天平臺(tái)，根本不可能承受這種輻射強(qiáng)度。

這也是為什么，所有載人空間站，包括國(guó)際空間站、和平號(hào)、天宮號(hào)，軌道都嚴(yán)格控制在400公里以下——這是地球磁場(chǎng)能保護(hù)我們的“最后一層傘”。

那為什么不飛低一點(diǎn)？比如200公里？

也有人好奇，如果不飛高，那為什么不干脆飛低一點(diǎn)？比如200公里？

理論上，飛得低確實(shí)節(jié)省燃料，距離地面更近，補(bǔ)給也更方便。但問(wèn)題在于：這個(gè)高度根本“掛不住”。

在200公里軌道，大氣雖然稀薄，但仍然存在可觀的空氣分子密度，對(duì)飛行中的空間站產(chǎn)生持續(xù)的阻力。結(jié)果就是：每繞地球一圈，速度就會(huì)損失一點(diǎn)；每天軌道高度會(huì)下降幾十米；如果不頻繁“加油”維持，就會(huì)在幾周內(nèi)墜入大氣層燒毀。

這不是假設(shè)，而是真實(shí)發(fā)生過(guò)的事。

1979年，美國(guó)“天空實(shí)驗(yàn)室”因?yàn)槲茨芗皶r(shí)進(jìn)行軌道修正，軌道下降到200多公里，最終在印度洋解體。殘骸甚至墜落到了澳大利亞，還引發(fā)了輿論風(fēng)波。

所以，低軌雖然“便宜”，但需要大量推進(jìn)劑維持軌道，運(yùn)營(yíng)成本反而更高、風(fēng)險(xiǎn)更大，完全不適合空間站這樣的大型長(zhǎng)期平臺(tái)。

從這里發(fā)出的廣播信號(hào)，32分鐘就能繞地球一圈

空間站每90分鐘就完成一次繞地球飛行。

你此刻正在讀這段文字的同時(shí)，它可能正從中國(guó)上空飛過(guò)，穿越太平洋，掠過(guò)非洲大陸，再?gòu)哪蠘O折返回來(lái)。

從400公里的高空看地球，可以看到整個(gè)臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)的螺旋云團(tuán)，看到珠穆朗瑪峰投下的晨曦陰影，看到夜晚城市的燈光像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣跳動(dòng)。

空間站不是“飛不上去”，而是選擇不飛太高。

它不是技術(shù)的限制，而是航天系統(tǒng)在物理、能量、風(fēng)險(xiǎn)和人類生存之間，做出的一次最聰明的妥協(xié)。

在這400公里的高度，我們第一次實(shí)現(xiàn)了人類在太空的長(zhǎng)期駐留；而正是這段“看起來(lái)不高”的距離，撐起了我們向更遠(yuǎn)宇宙邁出的第一步。