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1 # 董豔臨
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2 # 火星一號
題主顯然誤解了宇宙速度的含義,這也是很多人會出現的情況。所謂第一、第二和第三宇宙速度的前提條件是飛船隻受引力作用,自身沒有動力。在有足夠動力的情況下,慢慢飛是完全可以飛離地球,甚至是飛離太陽系,根本不用達到第二或者第三宇宙速度。
對於第一宇宙速度(7.9公里/秒),如果飛船沒有動力,但達到了這個速度,它就能繞地球表面做圓周運動而不會掉到地上。注意,“沒有動力”這四個字。如果有持續的動力,就不需要達到第一宇宙速度也能繞地球做圓周運動。想一想飛機就知道了,普通飛機的速度每秒只有幾百米,但完全可以實現環球飛行,只要持續給飛機動力就行。那麼,為什麼在航天活動中要強調第一宇宙速度呢?
原因在於這樣最節省燃料。在實際中,航天器不可能貼著地球表面飛行,一來地面空氣阻力很大,二來地面上都有東西擋住。最理想的航天活動空間就在距離地表超過100公里的太空中,那裡沒有空氣阻力,只要達到一定的速度,航天器就能無動力繞著地球飛行而不會墜落。一般載人飛船的高度在400公里左右,在這個高度下飛船的軌道速度為7.7公里/秒。如果飛船達不到這個速度,但想要在軌執行,就必須要有一個對抗地球引力的分力,這樣相當耗費燃料。
同樣的道理,對於第二宇宙速度(11.2公里/秒),如果飛船沒有動力,但達到了這個速度,它就能脫離地球引力束縛。再次注意,“沒有動力”這四個字。如果飛船產生的推力可以使自身所受合力的方向背離地球,那麼,飛船當然可以慢慢飛離地球,這就是牛頓第二運動定律。
速度不同,決定飛出的高度不一樣,有限制。地球半徑為6400公里,第一宇宙速度飛出地球的高度就只有6400公里,到這個高度速度就為0了,所以覺得能越飛越高。低於第二宇宙速度會飛的更加高才能速度變成0,在實際中因為地球繞太陽成圓形運動,所以物體向上會慢慢向水平偏轉,不會速度變成0,使得速度小於第二宇宙速度的變成橢圓形繞地球運動,但是離不開地球飛出去,所以離不開地球。第一宇宙速度則一定會落回地球。只有超過第二宇宙速度,才能離開地球,變成繞太陽執行。