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速度,分别称为
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(V1) 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=7.9公里/秒。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(V2) 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。按照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10.848公里/秒即可。
第三宇宙速度(V3) 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惟一要素,目前只有火箭才能突破该宇宙速度。
追问三个速度是怎么得到的(公式)?
追答第一宇宙速度的计算公式是v1=√gR(m/s),其中g=9.8(m/s2),R=6.4×10∧6(m)。
第二宇宙速度:由动能定理得
1/2*mV^2-GMm/r=0;
解得V=√(2GM/r)
这个值正好是第一宇宙速度的√2倍。
第三宇宙速度计算方式:
G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G引力常数,M被环绕天体质量,m环绕物体质量,r环绕半径,v速度。
得出v^2 = G*M/r,月球半径约1738公里,是地球的3/11。质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81。
月球的第一宇宙速度约是1.68km/s。再根据:V^2=GM(2/r-1/a) a是人造天体运动轨道的半长径。a→∞,得第二宇宙速度V2=2.38km/s.
一般:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2。