首先,國際空間站的軌道傾角應(yīng)該是51.65度,它成為這個傾角有著諸多原因。
1. 軌道選擇
國際空間站常年維持在400公里附近,這個高度是維持效率與壽命的折衷:太高了補給之類的難度略大,太低了存在空氣會緩慢降低軌道。事實上,每次給空間站運送物資的飛船都會留點能量,都要給空間站往更高軌道上推一推,要不早就下來了。
正所謂站得越高看得越遠,而400公里高度不足以觀測到很大的范圍,這就好比坐車的視野和坐飛機的視野差距。那么解決辦法就是保有軌道傾角,51度就已然可以實現(xiàn)地球面積的85%左右覆蓋了。中國的兩個天宮也在350-400公里之間。
兩極附近面積小,城市和土地都很少,且沒什么值得觀看的東西??床坏骄退懔?。
更何況如果傾角過大,接近極地軌道,暴露在太陽光下的時間就略長。雖然太陽能電池板能收集到更多能量,但國際空間站表示不在乎,因為更重要的是溫控。畢竟長期暴露在太陽光下,國際空間站太容易升溫了,在真空中散熱難度太大了。
而電力嘛,反正失重環(huán)境中無重量壓力,電力不夠,電池板來湊啊。
你們看看國際空間站的電池板有多壯觀,一張就幾十米??!
因此40-50度是比較理想的各國空間站理想軌道傾角。
2.火箭發(fā)射效率問題
這是更重要的原因,這個主要取決于俄羅斯。
對于火箭發(fā)射而言,不僅要克服強大的地球重力和空氣阻力將航天器送入指定高度,還必須將衛(wèi)星/航天器送入目標(biāo)軌道。在這個過程中,火箭最多的能量消耗在剛發(fā)射的幾分鐘,它要從0開始加速、突破聲障、克服大量空氣阻力,但這是在任何一個地方發(fā)射都必須面對的。
那剩下最難的就是改變軌道傾角了,吃力不討好,非常耗能量,遠遠超過改變軌道高度。
最理想的情況是直接因地制宜,采用最適合當(dāng)?shù)氐能壍纼A角-當(dāng)?shù)鼐暥???梢院唵卫斫鉃椋簭某嗟溃ň暥?)發(fā)射的,最好沿著赤道飛(0度傾角);從兩極(緯度90)發(fā)射的,軌道自然也就90了;以此類推。
國際空間站是美國、俄羅斯幾乎各占一半股份,其他小弟跟著混的節(jié)奏。而在建設(shè)過程中,就已經(jīng)注定了是俄羅斯絕對的建設(shè)主力:彼時美國的航天飛機確實牛,但價格實在太高太高了,5億-10億美元左右一次發(fā)射成本,太恐怖了。相比而言,俄羅斯的聯(lián)盟飛船便宜的多。
所以要以俄羅斯的發(fā)射場為主。
世界三大載人航天中心,咱們看看坐標(biāo)(緯度)
美國卡納爾維拉爾角,~北緯28.5度
俄羅斯/哈薩克斯坦拜科努爾,~北緯46度
中國酒泉,~北緯41度
補充小知識:中國的兩個空間實驗室,天宮一號和二號,就在42.8度軌道上,非常接近41。
美國跟俄羅斯合作,美國的東西貴、運力大(航天飛機運力遠超聯(lián)盟號)不在乎軌道傾角變化,自然就以拜科努爾的為主,那咱就選46度么?
當(dāng)然不行!
3. 政治原因
美國和俄羅斯合作搞國際空間站,帶了前前后后三十個小弟,連馬來西亞、南非這種航天國家都帶上了,就是不給中國面子。中國申請了好多次,美國都以阻止航天技術(shù)擴散為由給無情拒絕了。那好吧,你如果從拜科努爾發(fā),它和中國的地理位置關(guān)系是這樣的,
用STK做了一個國際空間站的軌跡仿真,
上圖:綠色是國際空間站的地面軌跡圖,藍色是中國邊境,紅色是拜科努爾以及假設(shè)的某次發(fā)射毛新愿