Question

三个宇宙速度

Answer 1

三大宇宙速度是从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发，人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度，分别称为第一宇宙速度（牛顿称之为环绕速度）、第二宇宙速度（脱离速度）和第三宇宙速度（太阳的逃逸速度）。

定义：

第一宇宙速度：

7.9km/s（v1）。

第二宇宙速度：

当航天器超过第一宇宙速度v1达到一定值时，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，亦称逃逸速度。

所谓摆脱地球束缚，就是几乎不受地球引力影响，这与处于离地球无穷远点的位置的情况等价。这里要注意，由于月球还未超出地球引力的范围，故从地面发射探月航天器，不需要达到第二宇宙速度v2，实际上其初始速度不小于10.848 km/s 即可。

记第二宇宙速度为v2，设地球质量为M，卫星质量为m，地球半径为R，万有引力常数G，地球表面重力加速度g。发射后全部动能转化为引力势能使卫星跑到离地球无穷远处（机械能守恒）。

第三宇宙速度：

从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度，就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。

需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里/秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素，只有工质发动机（通常为多级火箭）才能突破该宇宙速度。