这是一个比较有趣的话题,因为这里所说的同步轨道其实有好几种同步轨道,但无论在哪种同步轨道的空间站内都是失重的,因为能在这个轨道上运行的话,它所受到的“离心力”和引力是平衡的,因此是一种平衡状态,下面我们就这两个来做个简单的讨论:
一、同步轨道的种类
1.太阳同步轨道:并不是与太阳同升同落,而是与太阳保持固定的角度,这种轨道倾角一般都在90°附近,星下点通过两极,因此又称极地太阳同步卫星轨道;
2.倾斜同步轨道:与静止轨道高度一致,但存在倾角的的轨道,需要定位在高纬度提供服务的一般采用这种轨道,因为静止轨道在高纬度角度不合适,轨道的星下点就是一个8字
3.静止轨道:静止卫星轨道大家应该最熟悉不过了,即卫星绕地球的速度与地球自转角速度一致,这个位置大约在赤道上方3.6万千米的位置!一般我们所说的同步轨道大都指的是静止轨道。
二、同步静止轨道位置的卫星“离心力”和其所受到的地球引力一样大?
很明显是一样的,如果“离心力”大于引力,那么其肯定还会上升轨道,直到新一个平衡点,反之则下坠,也会达到一个新的平衡点,只有两者大小相等,方向相反才会在这个轨道上长久的运行下去!
三、如何建立一个一G的重力环境的空间站?
换静止轨道建立一个环的难度有点大,不过好处是可以让这个换超过静止卫星的公转速度运转,一直达到“离心力”为一G的状态,但事实上这样似乎有些劳民伤财,比如下图:
比如参考传说中的戴森文明的做法,但这样的工程似乎太大了,如果要在太空生活,而又要1个G的重力的话,不妨用环形空间站这样会比较省事!当然如果是建环形空间站的话,在哪就问题不大了,甚至可以环绕太阳轨道也行
上图是《极乐空间》中的巨型空间站
这幅图是20世纪70年代美国宇航局设计的巨型环形空间站!
我们可以来计算下,比如直径10KM的环形空间站,大约需要多大的转速才能达到1个G的模拟重力要求!
V=221M/S即可达到1个G的模拟重力需求,那么大约是2.37分钟转一圈即可达到1个G的需求,其实一般日常的话并不需要达到1G,比如0.5-0.8G就很舒适了,当然回到地面可以要适应一下,但1G无疑不需要适应,或者可以设置两个区域,一个舒适区域生活,一个逐渐正常区域在回地球前过度!
四、环静止轨道的空间站或者大型环形会稳定吗?
很多人认为可能不太会稳定,毕竟这个质量太大,容易受到月球以及太阳甚至是其他行星的引力摄动,这当然必须考虑,需要在空间站上安装发动机,需要经常调整,即使静止轨道上的卫星也同样需要调整!
但问题是现在的静止卫星轨道已经挤满了卫星,大家都为争抢一颗卫星的位置都快大打出手了!当然不会如您想想的密密麻麻,因为卫星之间还需要有一个轨道距离,避免信号角度过小而干扰,还需要留出安全距离,因此静止卫星的轨道卫星数量是受到限制的,而这个区间范围又不大,所以星满为患啦!