第一宇宙速度

第一个宇宙的速度是7.9公里/秒，也称为轨道速度。一旦卫星达到这个速度，它就可以成为地球的近地卫星(接近地面)并自动绕地球飞行。这是一个理论数据。一般来说，人造卫星在高海拔，那里没有空气阻力，所以它们通常必须到达根标志。

第一宇宙速度(V1)是航天器沿地球表面做圆周运动时必须具有的速度，也称为轨道速度。根据力学理论，可以计算出V1 = 7.9公里/秒。宇宙飞船在离地面数百公里的高度运行。面向地面的宇宙飞船的重力比地面的小，所以它的速度也比V1略小。

第二宇宙速度(V2)当宇宙飞船超过第一宇宙速度V1到一定值时，它将脱离地球引力场，成为一颗绕太阳运行的人造行星。这个速度被称为第二宇宙速度，也称为逃逸速度。根据力学理论，可以计算出第二宇宙速度V2 = 11.2公里/秒。由于月球还没有超出地球引力的范围，所以从地面以不低于10.848公里/秒的初始速度发射月球航天器就足够了。

第三宇宙速度(V3)从地球表面发射宇宙飞船，飞出太阳系，漫游广阔的银河系所需的最低速度称为第三宇宙速度。根据力学理论，可以计算出第三宇宙速度V3 = 16.7km公里/秒。应该注意的是，这是当选择航天器的轨道进入速度与地球旋转速度的方向一致时计算的V3值。如果方向不一致，所需的速度将大于16.7公里/秒。可以说，航天器的速度是脱离地球甚至太阳引力的唯一因素。目前，只有火箭能突破宇宙的速度。

由于宇宙飞船在地球稠密大气之外的极高真空空间中飞行，其运动规律与自然天体相似，因此有必要找到一种不依赖空气且省力的运载工具。

火箭本身携带推进剂和氧化剂，可以在太空飞行。然而，为了脱离地球引力，克服空气阻力飞出地球，单级火箭还不能做到这一点。它必须用多级火箭接力器一步一步地加速，最终才能达到宇宙速度的要求值。

现代运载火箭由箭体结构、动力装置、制导和控制系统、遥测系统、外部测量系统、安全自毁系统和其他附加系统组成。每个级由级段和分离机构连接。航天器安装在末级火箭顶端，通过分离机构与末级火箭连接。一个整流罩安装在飞船外面，在发射的初始阶段保护飞船。

运载火箭的技术指标包括运载能力、入轨精度、火箭对不同重量航天器的适应性和可靠性。航天器的重量和轨道不同，火箭提供的能量和速度也不同。不同的轨道和速度之间有一定的对应关系。例如，将航天器送入185公里高的圆形轨道所需的速度是每秒7.8公里；飞船进入1000公里高的圆形轨道所需的速度是每秒8.3公里。航天器进入地球同步转移轨道所需的速度为10.25公里/秒；宇宙飞船探测太阳系所需的速度是12 ~ 20公里/秒，等等。直到今天，只有依靠火箭，我们才能突破宇宙的速度，实现人类飞行的理想。

当射弹从地面发射到远处时，射弹的速度越高，它飞行的距离就越远。当射弹的速度达到“7.9公里/秒”时，射弹将不再返回地面(不考虑大气效应)，而是绕地球转一圈，这是第一个宇宙速度。第一个宇宙的速度也是人造卫星必须在地球附近围绕地球做“匀速圆周运动”的速度。然而，随着高度的增加，地球的重力降低，绕地球飞行所需的飞行速度也降低。所有的宇宙飞船都在离地面很高的大气层外飞行，所以它们的飞行速度低于第一宇宙。计算第一宇宙速度的公式是:V1 = √ Gr (m/s)，其中G = 9.8 (m/s2)，R = 6.4× 106 (m)。

要发射人造地球卫星或完成星际旅行的飞机，人类必须摆脱地球的强大引力。他们怎么能离开地球？这要求运载飞机或人造地球卫星的航天飞机或运载火箭的速度应达到宇宙速度。宇宙速度是多少？有几种类型，解释如下:

所谓的宇宙速度是从地球表面发射飞机所需的最小速度。飞机分别被称为第一、第二和第三宇宙速度。在早期，为了估计克服地球引力和太阳引力所需的最小能量，人们在探索太空路线时引入了三种宇宙速度的概念。假设地球是一个圆环，周围没有大气，那么一个物体可以绕地球运行的最低轨道是一个半径与地球半径相同的圆形轨道。此时，物体的速度是第一宇宙速度，约为7.9公里/秒。在获得这个水平速度后，物体可以在没有任何额外动力的情况下绕地球运动。

第一宇宙速度地球上的物体脱离地球引力并成为绕太阳运行的人造行星所需的最小速度是第二宇宙速度。第二个宇宙的速度是11.2公里/秒，是第一个宇宙的两倍。以这种速度，地面物体可以沿着抛物线轨道逃离地球。地球上的物体相对于地球中心飞出太阳系的最小速度称为第三宇宙速度，其大小为16.6公里/秒。地面上的物体在充分利用地球的公转速度并获得该速度后，可以沿双曲线轨道飞离地球。当它到达离地球中心930，000公里时，它被认为已经脱离了地球的引力，并将在太阳引力的作用下移动。这个物体相对于太阳的轨道是抛物线，最终它将脱离太阳的引力场，飞出太阳系。一些特殊的轨道速度，如周围速度和逃逸速度，有时分别称为第一和第二宇宙速度。

运载火箭或航天飞机如何达到宇宙速度？理论和实践证明，火箭的速度取决于火箭发动机的喷射速度和火箭的质量比。发动机的喷射速度越高，火箭的速度就越高。火箭的质量比越高，火箭能达到的速度就越高。火箭的质量比是起飞时火箭的质量(包括推进剂)与发动机相关发动机(熄火)时火箭的质量之比(火箭的结构质量，即净重)。因此，大的质量比意味着火箭的结构质量小，运载更多的推进剂。火箭可分为单级和多级。多级火箭可分为串联、并联和串并联组合。一般来说，火箭的级数越多，其动能就越大。然而，理论计算和实践经验表明，每增加一个有效载荷，火箭需要增加10个以上的质量来承受。随着级数的增加，最低级和随后的级变得越来越流行，使得它不可能起飞。多级火箭一般不超过4级。

万有引力定律，宇宙速度的第一定律，是牛顿在1687年发现的。任何物体都是相互吸引的。这个力的大小与每个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。如果用m1和m2表示两个物体的质量，r是它们之间的距离，物体之间的相互吸引力为F=(Gm1m2)/r2，g称为万有引力常数。万有引力定律是由牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首次提出的。牛顿不仅用万有引力定律来解释行星运动定律，而且还指出木星和土星的卫星在行星周围有相同的运动定律。他认为月球不仅被地球引力吸引，还被太阳引力吸引，这解释了长期以来月球运动中的二分法和旅行。此外，他还解释了彗星的轨道和地球上的潮汐现象。海王星是根据万有引力定律成功预测和发现的。只有在万有引力定律出现后，天体运动的研究才正式建立在力学理论的基础上，从而创造了天体力学。两个物体之间吸引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与两个物体之间距离的平方成反比，但与两个物体和中间物质的化学本质或物理状态无关。表示为:f = g * m1m2/(r * r) (g = 6.67× 10-11n？M2/千克2)的平方商等于g乘以M1M2除以r。更严格的表示是以下矢量形式:其中:f:两个物体之间的重力g:重力常数m1:物体1的质量M2:物体2的质量r:两个物体之间的距离