“太空村庄”为何绕地球飞个不停
实际上，空间站就是一个绕地球运行的人造卫星。要回答它为什么会绕地球飞个不停，首先让我们来了解一下人造卫星的相关知识。
我们知道，物体飞出地球到广阔的宇宙空间成为地球的卫星，需要有一定的速度。那么，地球上的物体需要多大的速度，才能克服地球引力的束缚而绕地球飞行，成为地球的卫星呢？科学家研究后发现，这个速度与地球及这个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比，这个距离以物体到地心的距离计算。由于地球质量是一定的，经过数学推导，这个速度实际上可以由地球表面的重力加速度、地球的半径和物体到地心的距离算出。
物体脱离地球引力的束缚而绕地球运行，成为地球的人造卫星的速度，被称为“第一宇宙速度”。在地球表面上，如果不考虑空气阻力的情况，这个速度为7.91千米/秒。离地心越远，这个速度的数值要越小一些。由于物体具备了这个速度，就可以冲出地球而围绕地球飞行，所以这个速度也叫“环绕速度”。
物体脱离地球引力的束缚而绕太阳运行，成为太阳的人造卫星的速度，被称为“第二宇宙速度”。在不考虑空气阻力的情况下，这个速度的数值为11.18千米/秒。由于物体具有这个速度就可以逃离地球，所以这个速度又叫“逃逸速度”。
地球上的物体脱离太阳引力的束缚，逃离太阳系的速度称为“第三宇宙速度”。在不考虑空气阻力的情况下，这个速度的数值为16.7千米/秒。
把人造卫星、载人飞船、空间探测器等航天器送到太空中预定轨道上去的火箭，必须采用多级火箭，常用的运载火箭大都为2级或3级。火箭由箭体结构、动力装置和控制系统等构成。运载火箭不需要依赖空气中的氧，靠自己携带的氧化剂帮助燃料燃烧，所以它的动力装置能在没有空气的太空中工作。
为什么人造地球卫星不需要借助任何外力，在太空中可以在同一条轨道上绕地球不停地旋转呢？这是因为宇宙中的物体有一个特性，如果没有外力的作用，运动的永远运动，静止的永远静止，这通常叫作惯性。
空间站
在运载火箭的推动下，卫星达到第一宇宙速度后，它的离心力大于地球的引力，而冲出地球，成为绕地球运行的卫星。此时，由于惯性的作用，卫星不再需要外来动力，而继续绕地球飞行。同时，由于卫星还没有完全摆脱地球引力的作用，因此，在地球引力的牵引下，卫星绕地球做圆周运动。简单说来就是当卫星在做圆周运动时所产生的离心惯性与地球对它的引力相等时，卫星就不停地围绕地球运动而不会跑掉。人造卫星在太空中飞行为什么不会很快掉下来呢？
我们知道，要使物体做圆周运动，必须具备两个条件：一是物体本身要具有速度，二是要有一个向心力。这是因为物体在已有的速度下做圆周运动时，会产生离心加速度，即离心惯性，也称离心力。只有受到一个大小相等、方向相反的向心力的作用，物体才能继续做圆周运动。地球引力的作用范围为以地心为中心、半径约93万千米的球体。人造地球卫星只要在93万千米以下环绕地球飞行，就始终在地球引力的作用下。它不会掉下来，并不是因为地球引力等于零，也不是因为它摆脱了地球引力，而是因为地球是圆球形，卫星飞行速度很快，来不及被地球吸引到地面上就飞过去了。所以，人造卫星不会掉下来，会一直不停地运行到离心力消失。
离地球几百千米的低轨道上仍然有稀薄的大气，由于空气阻力和其他原因，在轨道上运行的人造卫星的速度会逐渐降低，随着其运行速度的逐渐降低，地球对它的引力也逐渐大于卫星的离心惯性，所以人造卫星最终也会慢慢地下落。在它进入大气层后，与空气产生激烈的摩擦而被烧毁，所以，人们不必担心卫星掉下来会砸到脑袋。
如果运载火箭给予卫星的速度过小，达不到第一宇宙速度，这个时候，即使卫星已经发射到太空中，也无法进入预定的轨道绕地球飞行。最终，它将在地球引力的作用下，沿着一条抛物线轨迹落向地面，这种情况用航天专业术语来讲，就叫作亚轨道飞行。
如果火箭给予卫星的速度稍大于第一宇宙速度，它的离心惯性大于地球给它的引力，就会进入一条椭圆形轨道，绕地球飞行，越接近第二宇宙速度，椭圆形轨迹越长；如果速度达到第二宇宙速度，地球的引力再也拉不住它的时候，它就会挣脱地球的引力，以抛物线的轨迹飞离地球；如果达到第三宇宙速度，它就会以双曲线的轨迹飞出太阳系。
现在，让我们再来看看卫星的轨道问题。
地面上的汽车总是要有路才能奔跑，没有路寸步难行。天上没有路，人造卫星在太空中飞行是不是就可以横冲直撞了呢？也不是的。实际上，太空中也有一条人们看不见供人造卫星运行的路，这条路就是人造卫星在太空中运行的轨道。那么，什么是卫星的轨道？卫星有几种轨道？为什么要选择这些轨道？
所谓卫星的轨道，就是卫星在太空中沿着地球运行所形成的轨迹。运载火箭把人造卫星送入空中后，卫星在太空中并不是自由自在的游荡。航天专家们根据不同的卫星所担负的不同任务，给卫星设计了多种运行轨道。
人造卫星的轨道是多种多样的。如果按形状，一般可分为圆轨道和椭圆轨道：圆轨道就是卫星运行的路线与地球的高度相等，即卫星运行的每一圈都是在围绕地球画圆圈；而椭圆轨道就是卫星运行的路线与地球的高度有高有低，即椭圆形的。按卫星距离地球高度，一般可分为低、中、高轨道：低轨道卫星，通常其轨道高度为500千米以下；中轨道卫星，通常其轨道高度为600～2000千米；高轨道卫星，通常其轨道高度在2000千米以上。
另外，根据特殊的要求，可以用多颗卫星进行组网，还可以组成星座。如：GPS导航定位系统，就是由24颗卫星组成星座，在6个轨道面上运行。
按卫星运行方向，与地球自转方向相同的轨道叫顺行轨道。与地球自转方向相反的轨道叫逆行轨道。在地球赤道上空绕地球飞行的轨道，叫赤道轨道。通过地球南北两极的轨道叫极轨道。这中间还有一些特殊意义的轨道，如地球同步轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道。
当卫星轨道高度为35786千米的时候，卫星运行周期与地球自转周期相等，这种卫星轨道叫地球同步轨道；如果地球同步轨道的倾角为零，则卫星正好位于赤道上空，卫星在这一轨道上运动速度为3.07千米/秒，绕地轴转动的角速度和地球自转的角速度相等，在地面看来卫星是静止不动的，这样的轨道为地球静止轨道。静止轨道是地球同步轨道的特例，地球静止轨道只有一条。地球静止轨道卫星主要用途是通信和气象观测，它可以始终对准一个地区。一颗卫星可覆盖地球1/3以上的面积。
轨道平面绕地球自转轴旋转的方向和速度与地球绕太阳公转的方向和平均速度相同的人造卫星轨道叫太阳同步轨道。在太阳同步轨道上运行的卫星，在同一方向经过同一纬度的当地时间是相同的。因此，可以通过选择适当的发射时间，使卫星经过一些始终处在较好的太阳光照条件下的地区，这个时候卫星观测或拍摄到的地面目标图像最清晰。极轨气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、成像侦察卫星等对地观测卫星大都采用这种轨道。
表示轨道特点的主要参数是：轨道的远地点高度、近地点高度、轨道平面与赤道平面所成的角度——倾角、轨道周期——卫星在轨道上运行一圈的时间。远地点高度和近地点高度相等时，就成为圆轨道；倾角为0度时，轨道平面与赤道平面重合，称为赤道轨道；倾角为90度时，卫星飞经地球南北两极就叫作极轨道。
卫星轨道
卫星在轨道上的每一个位置在地球表面上的投影叫星下点，所有星下点连成的曲线叫星下点轨迹。由于地球的自转，星下点轨迹不只一条，相邻两条轨迹在同一纬度上的间隔，正好等于地球在卫星轨道周期内转过的角度。有了星下点轨迹，就可以预报卫星在什么时候经过什么地方上空了。
卫星轨道的选择，是根据卫星的任务和应用要求来确定的。圆形轨道可以使卫星飞行的速度和离地面的高度保持不变，速度方向平行地平线，而低轨道可以提高地面摄影的分辨率。空间环境探测卫星等常采用椭圆形轨道，选择这种轨道是由于卫星运行的轨道高度距地球的距离不同，因此可以探测距地球不同距离的环境参数。遥感卫星由于要对全球进行观测，常常采用极轨道，选择这种轨道的好处是它可以从全球任何地方的上空飞过。气象卫星和侦察卫星需要在相同时刻对固定地区进行观测和拍照，常常采用太阳同步轨道，它可以在相同光照条件下，对同一地区进行观测和拍照。通信卫星常常采用地球同步轨道和地球静止轨道，它可以向同一地区不断地传输信息。没有特殊要求的卫星，为了借助地球自转的速度，节省运载火箭的能量，一般采用顺行轨道。
在各类应用卫星运行轨道中，用得最多的是圆轨道。因为圆轨道上运行的卫星速度是均匀的，这对于完成各种特定的任务有利。不过，也有运用椭圆轨道的卫星。俄罗斯由于地处赤道北端，靠近北极，发射沿赤道运行的卫星在北端就看不到，因此便利用椭圆轨道。由于椭圆轨道近地点快，而远地点慢，因此，让卫星远地点处于北极上空，就可以长时间观察到这一地区。
总之，人造卫星选择什么轨道，是其使命所决定的。使命不同就决定了其轨道不同，而这种轨道一旦选择就终身不变，直到卫星寿命的完结。
因为空间站要执行对地观察、科学实验等任务，根据任务的需要，对地观察当然越近越清楚。同时，空间站要不断地从地面运送航天员换班和运输生活必需品及实验设备等物资，当然离地球越近越方便、越节省。所以，空间站运行的轨道是距地球300～400千米的近地圆轨道。