空间站只飞400公里高，是何原因？为什么不再飞得高点呢？

　　我国的 空间站 建设如今已进入到一个新的阶段，天宫空间站的建设为我国日后的载人勘探任务打下了稳固的基础。
　　不仅是中国，欧美国家包括印度也将自己未来的太空建设提上了日程。
　　未来对太空的拓展开始在民间又一次掀起了热议，人们对太空的关注度也越来越高，这里面具体有啥关联吗？
　　我国空间站示意图
　　人民群众对太空的关注度不仅来自于官方的热场，另一方面在于，这是人类未来可以 期待的内容 ，也许就在 本世纪 ，普通人就可以像宇航员那样前往太空，甚至火星移民 。不管它是否是一个十分遥远的诺言，但人类对太空的想象是无穷的。
　　而 空间站的建设 ，恰巧就是前期准备工作的一部分，而且非常重要，就像高速公路里的服务区一样。不过空间站的建设也有着十分严格的要求，每一个细节都要求完美，包括它的航行高度也必须控制在 400公里左右 。
　　我国空间站建造时间表
　　航行高度 对空间站来讲意味着什么？空间站的建设经历了哪些发展？空间站的标准建设是什么？空间站在未来还将承担哪些责任？本文将从空间站的建设、范艾伦辐射带这两个方面来解答这些问题，接下来一起看看为什么空间站只飞400公里高，而不再飞得再高点？范艾伦辐射带
　　空间站作为太空建设的一部分，其中有很多方面都需要进行仔细考虑，特别是它作为一种 服务设施 ，空间站的建设意味着一个国家能够在载人航天 方面做出新的改变。
　　载人飞船发射
　　可为啥空间站的航行高度偏偏非得是400公里呢？它就不能像其他卫星那样建立一个航行系统就完事了吗？实际上这个高度 不是科学家制定出来的 ，而是 被迫选择 在这个高度，如果没在这个范围内，空间站的任务基本不可能开展。由于范艾伦辐射带 的存在，空间站和宇航员要面临的就不是一个简单的航行问题了，而是辐射危害。
　　范艾伦辐射带 源自于地球本身 ，并于1958年由 詹姆斯·范·艾伦 证实。这部分辐射带不像地球的磁场出现在极地两侧，恰好相反，在极地地区这条辐射带的存量是最少的。它主要从地表以上640~58000公里范围内，并且每个区间内的辐射水平都不相同。
　　詹姆斯·范·艾伦
　　这层辐射带大多位于地球磁场的内部区域，该辐射带会捕获来自太阳风的高能粒子，包括其他原子核，比如α粒子。辐射带中的磁场作用使得这些高能粒子发生偏转，从而保护地球大气免受破坏。
　　范艾伦辐射带的示意图
　　不仅在地球，其他行星同样也存在这样的辐射带，像太阳的这样的恒星并 不支持长期的辐射带聚集 ，由于它缺乏稳定的偶极磁场。所以地球的大气层将粒子活动限制在了 200~1000公里以上 的范围，但最大的延伸范围不会超过8个地球半径，并且被＂束缚＂在赤道两侧约为65 的小半球体积内。
　　另一方面，太阳风冲击形成的 磁暴现象 会导致辐射带中的电子密度会相对较快地增加或减少。这种大幅度的活动变化将对电子元件造成强烈的干扰，目前这种辐射扰动影响作用还不够具体，但可以肯定的是，强烈的辐射变化会对人体造成影响。
　　地磁暴现象变化活跃的辐射带
　　上世纪50年代时，航天探索还没有进入白热化阶段，这种辐射带的影响或许 对人还不够大 ，但随着 人类航天工程 的崛起，科学家们意识到这种辐射可能造成的影响。
　　已经确定的是，它会 直接影响电器电路 ，从阿波罗登月计划开始，NASA就一直在想办法 克服 这种问题。包括后来的飞行舱返航路线设定，卫星活动范围等等。
　　设定的飞行路线
　　范艾伦辐射带可以分作 两部分看待 ，一部分是内带，一部分是外带。内带部分通常从地球上方1000公里至12000公里之间进行延伸，如果碰上太阳活动较强的时候，南大西洋地区的辐射带会降至地表上方200公里。
　　这一范围的辐射带辐射活动相对温和，宇宙射线与高层大气的原子核会发生碰撞，由此产生种子 β衰变 。而磁场变化会使得这些低能质子逐渐扩散，基于地球磁场轴的倾斜，这里会因地球自转形成一个振荡的弱电场。
　　辐射带的内外环形图
　　但是到了 外带部分 就没这么简单了，外带部分由于更靠近太阳风，电子变化会比内带更大。在13000公里至60000公里之间，外带的电子辐射因地球磁场的扩散，以及局部加速度的作用，它们的等离子能量会不断地和地球大气层产生碰撞，一直到磁层顶，然后向外径向扩散。
　　而外带的 粒子 也是多种多样，其中包含许多电子和各种离子，例如α粒子和氧离子，它们比地球电离层中的离子能量更高。科学家推测这些高能质子除了宇宙射线，另外大部分应该来自于太阳风 的活动。
　　前面我们也提到这种 辐射带变化十分剧烈 ，这一点主要表现在外带部分。就辐射带本身而言，地磁风暴是由太阳产生的磁场和等离子体扰动所触发，而它为什么会增加则是由于，与 风暴 有关的注入（例如日冕抛射）和地球磁层尾部的粒子 加速互动。
　　日冕物质抛射效果图
　　关于这种粒子的能量，科学家也做过相关研究。在一个辐射带中的给定点位，给定能量的粒子通量随能量急剧下降，赤道活动的能量变化 最为明显 。质子中包含的质子动能范围大约100000电子伏特就能穿透0.6微米的铅板，如果超过400兆电子伏特，则可以穿透1.4厘米左右的铅板，而这种变化在赤道活动中完全可以达到。去往太空，防护不能少
　　得益于阿波罗计划的开展，NASA很早就探寻过对该辐射带的影响研究，除了阿波罗14号，其他所有飞船都 避开 了辐射影响最大区域的辐射带。尽管在阿波罗载人任务中，宇航员经过了辐射带，但是这部分辐射带的粒子能量微弱并不会对宇航员造成较大的影响，如今他们的身体也都还健康。
　　宇航员飞出太空
　　另一方面，便是 确定一个 安全区 ，既然辐射带的活动变化有明显的一个区间值，并且会有辐射空隙，随高度分布不同而产生变化。因此在范艾伦辐射带之间的2~4个地球半径被称作安全区。
　　对于航天器上逻辑电路中的小型化电子元件来讲，它们很 容易受到辐射干扰 ，而且电荷也相对更小，因此必须经过辐射加固才能运行。而在运行过程中，它们也会避免强辐射带的变化，比较经典的一个例子就是 哈勃望远镜 。
　　＂创生之柱＂，是哈勃空间望远镜最著名的天文图像之一
　　最关键的传感器部分由 3毫米的铝屏蔽器保护 ，并且会在通过强辐射带时 关闭传感器 以保护望远镜，对于空间站来讲更是如此。所以，这便是空间站为啥要求航行高度在400公里左右。
　　此外，从经济方面考虑，这个高度对于发射需求来讲可以 一定程度降低发射经费 ，另一方面，空间站的建设 离不开人类活动 ，如果飞行距离太高，辐射对人体的损伤也是非常大的。
　　为了宇航员的安全也不能飞行太远
　　并且就这个高度而言，几乎所有能够在空间站进行的太空实验都可以满足环境标准，太低也不利于空间观察。因此大部分空间站都在距离地球400公里左右，而我国的天宫空间站大概为 390~395公里 的样子。
　　现代的航天设备都会有 范艾伦辐射带剂量仪 ，它会在辐射较高的时候发出警报，并且具备相对全向的辐射监控，一边准确地测量辐射通量。多方面的综合观察都能够将这种辐射危害降至最少，这对未来的天空建设至关重要。
　　阿波罗号上携带的范艾伦辐射带剂量仪
　　因此，综合各方面的考虑，空间站的 航行高度问题 由此得到了解决。这只是太空向人类给出的一个微小的挑战，实际的太空环境还要更加复杂，但这并不能阻止人类向外探索的欲望，因为星辰大海是人类的终极梦想。