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因为不好用，“食之无味弃之可惜”来形容第四宇宙速度正合适，为什么这么说？先了解一下几个宇宙速度的基本定义再解答。 第一宇宙速度：环绕速度。第一宇宙速度又称：航天器最小发射速度、航天器最大运行速度、环绕速度，是指以地面为参照物达到7.9千米每秒的运行速度。简单来说，当你在地球上，以这个速度扔出一个物体之后，这个物体就可以一直围绕着地球做匀速圆周运动，而不会落向大地。 第一宇宙速度对于我们最主要的运用，就是人造卫星了。人造卫星的出现改变了现代人的生活，但实际上环绕地球的卫星，会比这个速度小一点。 因为，按照力学理论计算出的 7.9 公里/秒，只能保证卫星沿着地球表面运行。实际上，地球表面存在稠密的大气层，卫星不可能贴近地球表面作圆周运动，必需在 150 公里以上，才能绕地球作圆周运动。随着高度的增加，地球对卫星的引力会减小，因此在此高度下的环绕速度约为 7.8 千米/秒。 第二宇宙速度：地球逃逸速度。当以地面为参照物，发射物体的速度达到11.2千米每秒，即第一宇宙速度的 √2 倍，这个物体就能沿一条抛物线轨道逃离地球引力的束缚，飞向宇宙。 第二宇宙速度的本质其实是一物体的动能克服该物体的重力势能时，该物体所需达到的最小速度。达到了这个速度才能实现太空探索，大大小小的探测器才能造访我们太阳系的邻居们。 值得注意的是，月球并未摆脱地球引力的范围，所以从地面发射探月航天器，是不需要达到第二宇宙速度的，实际上其初始速度不小于10.848千米每秒即可。
第三宇宙速度：太阳系逃逸速度。在充分利用地球公转速度的情况下，即飞行器入轨速度与地球公转速度方向一致时，以地面为参照物，飞行器的速度达到16.7千米每秒时，就能沿双曲线轨道飞离地球，并能脱离太阳的引力，飞出太阳系。而这个速度是以离太阳表面无穷远处势能为0而求出的最小值。 目前人类唯一运用了第三宇宙速度的探测器就是“旅行者1号”（Voyager 1）。上个世纪70年代，NASA将代表人类最高成就的太空科技产品的旅行者1号发射了出去，它的任务就是飞出太阳系。在经过木星土星引力弹弓加速后，现在它已驶入了外太阳系，截止到2018年11月它仍然正常，不出意外它会成为第一个飞出的人造物体。 旅行者1号、2号的运动轨迹 被科学界公认的大三宇宙速度之间的关系当发射速度V与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的情况将有所不同： 第一种情况：当v<第一宇宙速度时，被发射物体最终将落回地面； 第二种情况：当第一宇宙速度≤v<第二宇宙速度时，被发射物体将绕地球公转，成为地球的“人造卫星”； 第三种情况：当第二宇宙速度≤v<第三宇宙速度时，被发射物体将脱离地球束缚，成为绕太阳公转的“人造行星” 第四种情况：当v≥第三宇宙速度时，被发射物体将飞出太阳系。 第四宇宙速度：银河系逃逸速度。以地球为参照物，目前网上估算的是发射速度貌似达到120千米每秒时，才有可能摆脱银河系的引力束缚，飞离银河系。 但其实这个速度是一个不太靠谱的结论，它并没有被科学界确认，它更多出现在科幻或科普读物中。 为什么说第四宇宙速度不太靠谱？首先，逃逸速度取决与要逃逸目标的质量。对于银河系，整体质量到底有多重？我们目前没有一个确定的答案。再加上银河系暗物质的发现，让银河系的质量之谜更加扑朔迷离。 其次，目前的第四宇宙速度的数值，仅仅是依据牛顿的万有引力给出的一个估算。但对于像银河系这样大的一个宇宙尺度，以万有引力公式计算，会产生相当大的误差。 最后，以人类目前掌握的化石燃料，要把推进器的速度提升到预估的第四宇宙速度，是永远不可能的，除非人类再掀起一场能源革命。 第四宇宙速度更像人们根据经典认知，给出的一个推论。他和大多数前沿物理理论一样，无法验证，但为什么这个速度，反而容易被大家所接受，而前沿物理理论的一些概念却无法被大家接受呢？原因仅仅是因为，这种速度推论的逻辑，符合人们的日常经验认知。 另外，第四宇宙速度，以及第二第三宇宙速度，都是一个逃逸的最低速度。他们最大的作用在于告诉我们，要逃离我们的所在地所需要的最低能量是多少？ 然而，对于银河系这样超大的距离，即便人类以后有能力飞离银河系，也绝对不会以第四宇宙速度来飞离银河系，因为这样需要花费的时间太长了。人类至少要掌握了近光速或者超光速移动的方法，才有可能飞离银河系。 总结在人类的科技实力，没有突破性进展的前提下，讨论第四宇宙速度，是完全没有意义的。套用奥康姆剃刀原理所说的，如无必须，勿增实体。 欢迎关注@想法捕手，探知科学，畅游宇宙汪洋。 |
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