国际空间站看地球全貌（国际空间站总重444吨）

国际空间站是迄今为止人类建造的最庞大、最复杂，也是最昂贵的航天器。它的总宽度（桁架长度）达109米，长73米，总质量约444吨。国际空间站内部加压容积是915.6立方米，相当于320平方米大房子的内部空间！当然了，由于里边塞了各种各样的设备和仪器，空间站给人活动的空间并没有咱们想象的那么大，有许多地方看起来挺挤，宇航员睡觉的地方只有衣柜大小。

国际空间站内部很拥挤

没有哪个火箭能一次把444吨的大家伙送上天，就跟咱们中国天宫空间站一样，国际空间站也是一个模块一个模块慢慢拼装起来的。

1998年11月，一枚质子-K火箭将19.3吨的“曙光号”模块送上太空，由此拉开了国际空间站的建造序幕。“曙光号”由俄制，但因为是美国付钱，所以它归美国所有。紧接着，美国“奋进号”航天飞机将一个节点舱送上去跟“曙光号”对接。2000年7月，俄制“星辰号”服务舱升空与之对接，完成了国际空间站第一步的组装工作。

“星辰号”加入之后承担了国际空间站的生命支持系统、通信导航系统、飞行控制、配电、数据处理以及推进系统的主要工作，实际上它是之后整个国际空间站的核心舱段，“曙光号”变成了一个功能性货舱。

国际空间站头两年长这样

尽管在之后的20年里，国际空间站又增加了好几个舱段，还安装了长度超过100米的巨型桁架以及几千平方米的太阳能电池组，但其核心舱依然是“星辰号”。如果将“星辰号”与空间站脱离，国际空间站就成了无头苍蝇。

在410公里高度，地球的引力大约是地面的90%，也就是说地球对国际空间站的引力约400吨，为了对抗这个引力，空间需要以每秒7.66公里的速度绕着地球飞，由此产生的“离心力”跟地球引力抵消，保证了它不掉下来。

国际空间站所处的高度有大气

但是与许多人想象的不同，空间站并不是在“大气层之外”飞行，这里其实是有空气。在国际空间站周围，每立方厘米空间里有大约8000个气体粒子，这些粒子对高速飞行的空间站产生阻力，拖慢它的速度，空间站就会每个月往下掉2公里，最后在稠密的大气层里烧毁。

为了对抗空气阻力，空间站需要经常开启发动机，给自己提速。这个发动机安装在“星辰号”尾端，另外为了躲避可能的太空碰撞，“进步号”货运飞船也会用自己的发动机推动空间站进行机动。

进步号货运飞船负责空间站轨道提升

假如核心舱与货运飞船都从空间站脱开，会怎么样？

欧美其它舱段有自己的一套生命保障系统，宇航员可以坚持一段时间；配电、通信和数据处理也都有备份。但没有了“星辰号”核心舱，国际空间站就没有了飞行控制系统，它会很快失控。

国际空间站落回地面会怎样？会砸到花花草草吗？正常情况下并不会这样。

世界上大多数航天器在寿命终结时，地面控制人员会开启上面的发动机，控制其下降轨道，使航天器落入南太平洋一处叫“Punto Nemo”的海域。这个地方位于新西兰和南美大陆之间，没有陆地或岛屿，也鲜有船舶或飞机经过这里，因此有“航天器坟场”之称。

航天器通常受控坠落在南太平洋“坟场”

但如果国际空间站脱离轨道是不受控的，它就未必会落入“航天器坟场”，而是掉到地球中低纬度的任何一个地方——可能是海洋、岛屿、山区，也可能是农村或城市。

航天发射成本很高，世界各国制造火箭和卫星都会尽可能地让它结构轻巧，因为这样可以用最低的发射成本实现最大效益。而当这些轻巧的航天器掉回地球时，由于在大气层里与空气高速摩擦挤压，航天器残骸的温度会升高到几千摄氏度，大部分材料燃烧、破碎，化为灰烬，只有少部分落到地面。

空间站会在大气层燃烧解体

国际空间站不一样，它使用了大量不锈钢材料来制作桁架，因为桁架上要安装巨大的太阳能电池组件、散热组件和其它设备，桁架需要有一定刚性，所以国际空间站的钢桁架很粗很重，它们不可能在大气层里烧完。

为了保护宇航员的安全，空间站的舱壁不仅有几厘米厚的高强度铝合金，还覆盖有凯芙拉纤维、陶瓷和不锈钢板等材料，以抵挡微流星和太空垃圾的撞击，这些东西也不容易烧尽。

太阳能电池与散热器最先脱落燃烧

当空间站坠落到100多公里的高空时，由于与空气的剧烈摩擦，空间站上的太阳能电池、散热器等脆弱部件会被撕扯下来。这些部件因为重量较轻，受力面积大，它们下坠的速度相对较慢。

随着高度进一步降低，空间站各舱段对接的机构，以及桁架上的薄弱部分也会因为高温和巨大的力量发生断裂，空间站因此变成若干个大火球。

空间站桁架燃烧断裂

正如我们前面所讲的，国际空间站并不能在大气层里烧完。美国制造的“命运号”实验舱，欧洲航天局的“宁静号”、“哥伦布号”，日本的“希望号”等舱段有可能发生碎裂，但包括桁架、力矩陀螺和机械臂在内的大多数金属构件会继续下落，在空气里越来越热，速度越来越快。

空间站逐步解体燃烧

国际空间站运行的轨道倾角为51.63°，它掉下来时只会落在地球南北纬51.6°之间的区域，实际上这已经覆盖了地球上绝大多数的国家。

国际空间站轨道在地面的投影

如果国际空间站不受控制地坠毁，它有可能砸到美国、整个非洲、大半个欧洲、印度，当然也有可能掉在我们头上。

国际空间站残骸可能砸中的区域很大

那些没烧完的空间站残骸如果掉落到城市里，会造成多大的破坏？果真像美国《国家评论》杂志所称：会砸出一个“1300米直径、450米深”的大坑、“引发6级地震”，造成“数百万人死亡”，相当于爆了一枚核弹吗？

答案是否定的。

大气层在拆散空间站残骸、将它变成一个个火球的同时，还在使残骸减速，这样当碎片最终砸到地面之前，它们都会减到一个“终末速度”。

达到终末速度时空气阻力与重力相等

根据空气阻力方程，物体在空气里运动受到的阻力与它速度的平方成正比，也跟空气的密度、物体形状以及表面光滑程度有关。科学家们经过计算，一颗光滑均匀的铁球从大气层外落回到地面，它的终末速度大约是117米/秒。

空间站残骸表面不像铁球那样均匀光滑，因此当它们落到地面时，其瞬时速度不会超过110米/秒。许多火流星在高空时极为明亮，接近地面时反而熄灭了，正是因为它的速度迅速下降，空气不仅不再加热它，反而使其降温的缘故。

火流星在落到地面前会减速熄灭

当一块1吨重的航天器残骸以110米/秒的速度砸到地面，它产生的破坏力有多大呢？

我们通过导入动能定理：

计算的结果 Ek = 1000 kg × 110 m/s（^2）÷ 2 = 6050000 J

这是个什么概念呢？我们知道，1公斤TNT爆炸产生的能量是4.184兆焦耳 （4184000 J），也就是说一块1吨重的空间站碎片砸到地面，只相当于1.45千克TNT爆炸造成的破坏力。

美国M777榴弹炮使用的M795 155毫米炮弹里装了10.8千克TNT炸药，它爆炸的威力相当于7.5吨空间碎片砸到地面。假设国际空间站有一半残骸落地，它的破坏力也大致与30颗M795炮弹相当。

国际空间站

通过计算我们可以得出结论：如果国际空间站落到地面，它的确能造成大范围破坏，假如掉到城市里会酿成大祸。但并不能制造出“直径1300米的大坑”，也不会像原子弹那样毁灭一座城市，造成“数百万人死亡”。

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