人類的航天活動,主要是從地球表面向宇宙空間發射人造地球衛星、行星際和恆星際飛行器等,而這些太空飛行器要達到這些目的,就需要達到對應所需的最低速度,才能使太空飛行器飛出地球或飛向其他行星。
自萬有引力定律發現以來,對於逃逸地球的速度,一直都在探索中,從最初的地球軌道速度,再到行星軌道速度,穿越太陽系的速度等,都是人類想要知曉的,而目前為止,人類已確定的宇宙速度只有第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度。
我們在初中時,物理課本上便有講這三大宇宙速度是怎麼產生的,對應的速度是多少。
第一宇宙速度,是指物體緊貼地球表面作圓周運動的速度,大小為7.9km/s,同時也是地球發射人造地球衛星的最小發射速度,尤其是在地球軌道上運行的衛星,其飛行速度是不能低於第一宇宙速度的,否則會受地球引力的作用,慢慢牽引墜毀於地面。
第二宇宙速度,是指物體完全擺脫地球引力束縛,飛離地球的所需要的最小初始速度,大小為11.2km/s。例如嫦娥四號等月球探測器或其他行星探測器,都需要超過這個速度才能擺脫地球引力的束縛,低於這個速度,便只能是繞地球軌道飛行。
第三宇宙速度,是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度,其大小為16.7km/s。就目前而言,還沒有那個探測器能夠成功飛離太陽系,但2018年8月美國所發射的帕克太陽探測器,它是人類迄今為止發射的速度最快的探測器,也是距離太陽最近的探測器,如今在到達太陽的近日點的時候,它的速度接近每秒70公裡。
可以說,這三個宇宙速度都是目前為止人類已經精確算出的,當然,因為不同的行星其質量和半徑等不一樣,這也影響著第一宇宙速度的大小,而我們常說的第一宇宙速度是按地球來計算的。
既然存在第一、第二、第三宇宙速度,那是否存在第四宇宙速度?
第四宇宙速度自然是存在的,不過第四宇宙速度的計算目前為止還未有一個精確值。第四宇宙速度,是指在地球上發射的物體擺脫太陽系引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度,預計約為110-120km/s,即在銀河內絕大部分地方所需要的航行速度。
當然了,這個數值只是預算的,因為目前為止,人類還無法真正地了解宇宙到底有多大,我們所在的太陽系有多大,一切都只通過射電望遠鏡來觀測到,具體的大小及重量無法得知,所以對於這第四宇宙速遞的大小,也只是預測的。
但就目前而言,人類距離擺脫第三宇宙速度都暫時無法達到,無法擺脫太陽引力的束縛,更別說第四宇宙速度了。
而第四宇宙速度之後,理論上還有第五宇宙速度,逃離銀河系的速度,銀河系之後還有跨星系飛行,這便達到了第六宇宙速度。
但無法得知宇宙是否有邊界,所以,第六宇宙速度也還只是一個有待考究的話題。
宇宙是一個十分奧秘的存在,到目前為止,還沒有任何的東西能證明宇宙是如何存在的,宇宙有多大,所以,宇宙探索,是一個永恆的話題。