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人类科技只有达到第六宇宙速度才可能实现星际航行

物体达到11.18千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚。在摆脱地球束缚过程中,在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球,而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到16.63千米/秒。时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

人类科技只有达到第六宇宙速度才可能实现星际航行

人类的航天活动,并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动。我们知道,必须始终有一个束缚航天器离心作用的力,即向心力。在这里,我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力,正好与物体作曲线运动的离心力方向相反。经过计算,在地面上,物体的运动速度达到7.91千米/秒时,它平衡所产生的离心作用需要的力,恰好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度。

上述使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度;摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度叫第二宇宙速度;而摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度。根据万有引力定律,两个物体之间引力的大小与它们的距离平方成反比。因此,物体离地球中心的距离不同,其环绕速度(第一宇宙速度)和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值。

人类科技只有达到第六宇宙速度才可能实现星际航行

第六宇宙速度

假设在宇宙边界之外,还有别的世界…… 那么要脱离宇宙,到达另一个世界,需要的最低速度有多大?第六宇宙速度这个概念便产生了。

当在地球上以这一速度发射飞船,即可脱离全宇宙的引力,由于目前尚未测准宇宙总质量,因此没有准确数值。

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宇宙速度定义

宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度。在摆脱地球束缚的过程中,在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球,而是按曲线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到16.7千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

人类科技只有达到第六宇宙速度才可能实现星际航行

第一宇宙速度

众所周知,第一宇宙速度是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度,也是最大绕行速度),其速度为7.9km每秒。

人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。

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=7.91km/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。要使人造地球卫星能绕地球运转,必须达到第一宇宙速度而小于第二宇宙速度.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)。

需要强调的是,第一宇宙速度有两重意义。它既是发射航天器时的最小初速度,也是航天器在绕地球飞行(圆周运动)时的最大环绕速度。

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第二宇宙速度

第二宇宙速度是指物体完全摆脱地球引力束缚,飞离地球的所需要的最小初始速度,其速度为11.2km每秒。

第三宇宙速度

第三宇宙速度是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小初始速度,其速度为16.7km每秒

第四宇宙速度

所谓第四宇宙速度,指在是地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚,飞出银河系所需最小初始速度,大约为110-120km/s,指在银河内绝大部分地方所需要的航行速度。如充分利用太阳系围绕银心的转速,最低航行速度可为82km/s。由于人类对银河系所知甚少,银河系的质量以及半径等无法取值,这个数字还需要很久才能形成公论。

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第五宇宙速度

第五宇宙速度指航天器从地球发射,飞出该星系群最小速度,因为本星系群的半径、质量均未有足够精确数据,因而无法准确得知数据大小。科学家估计该星系群尺度大概有500–1000万光年,照这样算,需要1500–2250km/s的速度才能飞离,虽然这个速度以现在人类科学发展水平还办不到,至少要几百年才能达到这个速度。


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