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人类要发射人造地球卫星或飞行器，就要摆脱地球的强大引力，那怎样才能离开地球呢？ 这就需要运载飞行器、人造地球卫星的航天飞机或运载火箭的速度达到一定的标准——宇宙速度。所谓的宇宙速度就是从地球表面发射飞行器，飞行器环绕地球、脱离地球或飞出太阳系所需要的最小速度。如果航天器想要摆脱地心引力的束缚，在宇宙中正常航行，就必须具备一定的速度。而且，当飞行器以不同的速度飞行时，它在太空中飞行的状态也是不一样的。 最初，当人们在探索航天途径时，为了克服地球引力、太阳引力所需的最小能量，引入了三个宇宙速度的概念。 第一宇宙速度就是保证飞行器不会落到地面的最小速度，经过计算，这个速度的大小是7.91千米/秒。这个速度也被称为航天器最小发射速度和航天器最大运行速度。当一个物体获得了这一水平方向的速度以后，不需要再加动力就可以环绕地球运动了。从理论上来说，当某航天器以第一宇宙速度运行时，说明该航天器是沿着地球表面运行的。而卫星在太空中运行，一般在离地球表面几百千米远的轨道上，因此它所需要的速度小于第一宇宙速度。 当一个航天器在地球附近太空中的飞行速度达到11.2千米/秒时，就可以摆脱地球引力的束缚，飞离地球，进入环绕太阳运行的轨道，而不再环绕地球运行，这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度，也被称为脱离速度。一般情况下，各种行星探测器的起始飞行速度都高于第二宇宙速度。如果地面物体获得了这样的速度，那么便可以沿着一条抛物线的轨道脱离地球。当从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7千米/秒时，就可以摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系，进入更广阔的宇宙空间。这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行速度就是第三宇宙速度，也叫逃逸速度。如果一个飞行器想要飞出太阳系，那么它的最小速度不仅不能小于第三宇宙速度，而且其飞行方向还要与地球公转的方向一致才行。 除了我们比较熟悉的第一、第二、第三宇宙速度外，科学家们还估算出了第四、第五宇宙速度。第四宇宙速度是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需要的最小初始速度。第五宇宙速度值的是航天器从地球发射飞出本星系群的最小速度。但是由于本星系群的半径、质量都没有精确的数据，所以无法估算出第五宇宙速度的确切数值大小。 由此可见，普通的发动机根本不可能为飞行器提供如此大的速度。只有火箭才能够提供给航天器足够的速度，使航天器在指定的轨道上运行而不会掉下来。另外，由于外太空并没有空气的存在，如果航天器遇到某些情况需要改变轨道，也只能用火箭发动机才能实现。 |
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