近年來，我國在航天領(lǐng)域捷報頻傳，一次又一次的宇宙飛行在全世界賺足了眼球，這里我們不得不為我國的航天科技工作者送上掌聲與祝福。前幾天，神舟13號飛船帶領(lǐng)三名宇航員成功返回了地球，在去年十月份的時候，神舟13號帶著三名宇航員來到了中國空間站天宮號進行了為期6個月的各項任務(wù)，如今，這些任務(wù)都已經(jīng)圓滿的成功了。天宮號是中國第一個可以常住太空的空間站，它的設(shè)計壽命在十年以上，我們都知道，飛機能夠飛上天是因為飛機有翅膀，受到空氣的上升力，火箭能夠飛上天是因為火箭向下噴射燃料，那么空間站呢，既沒有翅膀和空氣的上升力，一般也不向外噴射燃料，為什么空間站不會從軌道上掉下來呢？那今天我們就來研究一下這個問題，對于空間站不掉下來的原因，有幾種回答，有些人認為空間站離地球太遠了，所以不受地球的引力了，還有人認為空間站飛到太空之后，地球、太陽、月球的引力相互抵消，所以空間站不掉下來，其實這些說法都是錯誤的?？臻g站為什么不掉下來？因為有一種叫做向心力和離心力的自然現(xiàn)象維持了空間站繞地球運行而不會掉下來，原理和月球繞地球運動不會掉下來一樣。

空間站通常工作在距地面400千米的高空。雖然已經(jīng)高于100千米的卡門線， 這里我們說下什么是卡門線，我們可以粗略地認為地球大氣層之內(nèi)為非太空，此區(qū)域我們一般稱為天空，地球大氣層之外，我們稱之為太空，但地球大氣層與太空之間并沒有一個明顯的界限，對此，國際航空聯(lián)合將100公里的高度定義為大氣層和太空的界線，即“卡門線”，卡門線外為太空。航天器想要遨游太空，必須先要突破這個卡門線，但剛突破卡門線飛行的話也存在一些問題，因為即使在卡門線以外，依舊存在著稀薄的大氣，航天器在飛行過程中會不斷與這些稀薄的大氣摩擦，實際上它還是會受到地球萬有引力的微弱影響。那么空間站為什么沒有掉下來呢？這是因為空間站在運動，空間站之所以能夠在太空中一直運動，主要是空間站在飛行過程中所受到的重力作為向心力，能夠一直圍繞地球運動。同時，空間站之所以能夠持續(xù)運轉(zhuǎn)，也是因為在其外部安裝了一塊太陽能電磁板。

1687年，牛頓在自然哲學的數(shù)學原理一書中首次提出了關(guān)于軌道運動的第一個理論想法，牛頓認為，在一座高山上架起大炮，以不同的速度進行射擊時，速度越大，炮彈就會飛得越遠，且炮彈的著陸點取決于地球的區(qū)域。當炮彈的速度更快，使其飛行路徑曲線剛好與地球表面的曲線相匹配時，在沒有任何阻力的情況下，這個炮彈就可以一直圍繞著地球做圓周運動，永遠也不會掉落在地面。也就是說，炮彈要想持續(xù)飛行而不掉落，則必須要有足夠快的飛行速度。牛頓根據(jù)自己的思考和研究，計算出了炮彈不落地的速度，大約是每秒7.9公里，也就是物體繞地球做圓周運動時所需要的最小速度，也被稱為第一宇宙速度。那么為什么這個速度的炮彈能一直保持這個高度呢？實際上炮彈在飛行時，也在不停地往“下”掉。當炮彈速度為7.9公里每秒時，那么炮彈一秒鐘會向前飛7.9公里，同時每秒鐘也會向地平線“下落”4.9米，但由于地球是球形的，因此掉下來的4.9米剛好和地面的向“下”彎曲形成的“高度差”一樣，所以看起來好像永遠不會往下掉。

空間站也是同樣一個道理，只要我們在發(fā)射空間站時，給予空間站一個水平方向足夠大的初始速度，空間站便能一直保持這個速度圍繞地球運動而不掉下來?？臻g站由于身處400公里的高空，根據(jù)萬有引力公式，我們可以計算出這個速度大致為7.6千米每秒。也就是說如果空間站正好是這個速度，那么它所需要的向心力就正好被萬有引力給提供了，所以它就能做圓周運動。那我們思考一下，如果空間站的速度大于7.6千米每秒會有什么結(jié)果，這個時候，萬有引力不會有變化，但需要的向心力卻更大了，就是說如果速度快了之后，就需要更大的往里拽的力，才能夠維持圓周運動，但是萬有引力卻沒有變，所以一旦速度大于這個值，空間站就會脫離地球的引力，開始飄向太空。這就是所謂的離心運動。如果你去游樂場坐過海盜船、過山車、旋轉(zhuǎn)飛機等項目就會體驗到離心力的作用，當你坐在旋轉(zhuǎn)飛機上時，旋轉(zhuǎn)得越快，你就越有被往外甩的感覺，那就是離心力。

如果空間站的速度小于7.6千米每秒，那會如何呢，假如速度低于7.6千米每秒，這個時候所需要的向心力就變小了，但是萬有引力還是那么大，往里拽的力卻沒有變化，所以一旦速度要低于這個值，空間站就會受到萬有引力影響慢慢落下，最終會通過大氣層落向地面。事實上神舟飛船想要回到地面上，也是利用了這種原理。通過減慢速度，就會做一個越來越接近地球的向心運動，當?shù)侥骋粋€點的時候，神舟飛船就會返回大氣層回到地球上。其實以現(xiàn)在的科學技術(shù)空間站還是會每天掉落100-150米左右，因此空間站都有定期調(diào)整軌道的需求，因此每次貨運飛船到達的時候，運送完物資，就會與載人飛船進行對接，這時基本上都會為空間站進行助推，把降落的高度再拉升回去，實現(xiàn)不會掉落的穩(wěn)定飛行目的。天宮號的設(shè)計壽命超過了十年，而且一般都會超期服役。在2022年6月的時候，我國會發(fā)射神舟十四號載人飛船，再次帶領(lǐng)3名航天員進駐天宮號核心艙并在軌駐留6個月。讓我們預(yù)祝下一次的任務(wù)圓滿成功。