第三宇宙速度的推导

Question

如题所述

Answer 1

关于第三宇宙速度的推导如下：

人类要发射人造地球卫星或发射完成星际航行的飞行器，就要摆脱地球强大的引力，那如何离开地球呢，这就要使运载飞行器或人造地球卫星的航天飞机或运载火箭的速度要达到宇宙速度，那什么是宇宙速度呢，它有几类。

以下加以说明：所谓宇宙速度就是从地球表面发射飞行器，飞行器环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为第一、第二、第三宇宙速度。

第三宇宙速度（ThirdCosmicVelocity）是指从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7千米/秒时，无需后续加速就可以摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系进入更广袤的宇宙空间。这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行初速度就是第三宇宙速度。

简介

若要使在地球表面的物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，则必须使它的初速度大于或等于16.7km/s，即第三宇宙速度。

需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度切线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㎞/s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，现如今火箭可以突破该宇宙速度。

第一宇宙速度

航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。按照力学理论可以计算出v1=7.9km/s。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行，地面对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于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，亦称脱离速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度v2=11.2km/s。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，其初始速度不小于10.848km/s即可。