|
什么是宇宙速度？简单来说，宇宙速度就是从地球表面向宇宙空间发射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度。
为什么存在一个最低速度呢？因为牛顿的万有引力在作怪。由于万有引力的存在，人造飞行器要想围绕地球运行或者飞出地球、飞出太阳系、甚至飞出银河系，就必须先摆脱地球引力、太阳引力和银河系引力的束缚。而要想摆脱这些引力，就必须拥有一个足够高的飞行速度。 以人造地球卫星围绕地球运行为例，如果人造地球卫星的速度不够高，那么它就无法摆脱地球引力，就会坠落到地面上。但是，如果速度太高了也不行，速度太高了它就会飞出绕地轨道。
对于天文爱好者来说，可能大部分人都听说过第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。 第一宇宙速度是人造飞行器围绕地球表面作圆周运动时的速度。地球表面的赤道半径R=6378千米，重力加速度为9.8米/秒。根据万有引力定律和牛顿第二定律的公式，可以计算出第一宇宙速度的值为7.9千米每秒。 当人造飞行器发射速度超过第一宇宙速度时，轨道就会由圆周变为椭圆。速度越大，轨道也就越扁。
当人造飞行器超过第一宇宙速度并达到一定的值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，也被称为逃逸速度。实际上，每个天体都有自己的逃逸速度，这与天体的质量和半径有关。 所谓“摆脱地球束缚”，就是几乎不受地球引力的影响，这与处于离地球无穷远点的位置的情况等价。第二宇宙速度的值为11.2千米每秒。 不过，我们需要注意的是，由于月球还没有超出地球引力的范围，所以从地面上发射探月航天器是不需要达到第二宇宙速度的，只要它的初始速度不小于10.848千米每秒就可以。
如果一个人造飞行器想要冲出太阳系，飞到浩瀚的银河系中去漫游，那么它就需要达到16.7千米每秒的速度，这个速度就被称为第三宇宙速度。 需要注意的是，16.7千米每秒是选择飞行器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的值。如果它们的方向不一致，该飞行器所需速度就要大于16.7千米每秒了。如果没有地球的助力，直接从地球轨道处摆脱太阳的引力，所需要的实际速度为42.1公里每秒。 可以说，飞行器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素，只有多级火箭的
对于人类来说，让人造飞行器达到第三宇宙速度已经是当今科技的极限了。上世纪七十年代，人类向太空发射了两个人造飞行器，分别是旅行者1号和旅行者2号，科学家希望它们能够冲出太阳系，飞向浩瀚的宇宙中去。 然而，直接在地球上发射是无法冲出太阳系的，所以旅行者号探测器巧妙地利用了木星作为引力弹弓，来给自己进行提速才勉强达到第三宇宙速度，这项技术也被认为是未来人类离开太阳系的必要手段。
当人造飞行器突破第三宇宙速度飞出太阳系后，就会进入广袤无垠的银河系，此时天体之间的距离会以光年计数。我们还是以旅行者号探测器为例，假如该探测器足够幸运，有朝一日飞到了银河系的边缘，那么它要想摆脱银河系引力的束缚，飞出银河系，就需要用到第四宇宙速度。
由于人类对银河系所知甚少，银河系的质量以及半径等无法取值，所以科学家还无法给出第四宇宙速度的精确数值。不过，在银河内绝
飞出银河系之后，旅行者号探测器的下一个目的地将是本星系群。根据上面的类推，第五宇宙速度就是指人造飞行器从地球上发射，飞出本星系群所需的最小速度。本星系群中的全部星系覆盖一块直径大约1000万光年的区域，据此计算，第五宇宙速度的值约为1500-2250千米每秒。
在本星系群之外，则是更为广大的拉尼亚凯亚超星系团，该超星系团的直径达到5.2亿光年。人造飞行器要想摆脱拉尼亚凯亚超星系团的引力束缚，就需要达到第六宇宙速度。在不需要考虑能源消耗等一系列复杂条件的影响下，第六宇宙速度的值很可能接近光速（299792.458千米每秒）。 拉尼亚凯亚超星系团的上一层尺度是可见宇宙，可见宇宙的上一层还有不可见宇宙。所以从理论上来说，除了六大宇宙速度之外还应该有第七宇宙速度、第八宇宙速度。
不过对于人类来说， 除非现代 |
|
|
