首页 > 6 科普知识, Z 转载文章 > 宇宙速度知识

宇宙速度知识

2010年7月23日 AEROFISH 1,813 views 发表评论 阅读评论

宇宙速度是物体从地球出发,在天体的重力场中运动,四个较有代表性的初始速度的统称。航天器按其任务的不同,需要达到这四个宇宙速度的其中一个。

第一宇宙速度

第一宇宙速度又称为环绕速度,是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度。要作圆周运动,必须始终有一个力作用在航天器上。其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径,即,其中是物体作圆周运动的向心加速度。在这里,正好可以利用地球的引力,在合适的轨道半径和速度下,地球对物体的引力,正好等于物体作圆周运动的向心力。第一宇宙速度的计算公式是:

【G是万有引力常量,数值上是6.67×10-11(N.m2/kg2)(或单位等效m3kg-1s-2)】

实际上,地球表面存在稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面作圆周运动,必需在150千米的飞行高度上,才能绕地球作圆周运动。在此高度下的环绕速度为7.8千米/秒。

第二宇宙速度

第二宇宙速度,亦即地球的逃逸速度,是指在地球上发射的物体摆脱地球引力束缚,飞离地球所需的最小初始速度。

同样,由于地球表面稠密的大气层,航天器难以这样高的初始速度起飞,实际上,航天器是先离开大气层,再加速完成脱离的(例如先抵达近地轨道,再在该轨道加速)。在这高度下,航天器的脱离速度较小,约为10.9千米/秒。实际上航天器的飞行速度远比计算值要低得多,航天器尾部的喷射器持续地给予向上的推力, 而这个力只要大于地球对航天器所施加的吸引力,即Δ>0,航天器就能脱离地球的引力场。

第三宇宙速度

第三宇宙速度,亦即太阳的逃逸速度,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。本来,在地球轨道上,要脱离太阳引力所需的初始速度为42.1千米/秒,但地球绕太阳公转时令地面所有物体已具有29.8千米/秒的初始速度,故此若沿地球公转方向发射,只需在脱离地球引力以外额外再加上12.3千米/秒的速度。即物体所需的总动能为:

第四宇宙速度

第四宇宙速度是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚,飞出银河系所需的最小初始速度。但由于人们尚未知道银河系的准确大小与质量,因此只能粗略估算,其数值在110~120千米/秒之间。而实际上,仍然没有航天器能够达到这个速度。

宇宙速度的概念也可应用于在其他天体发射航天器的情况。例如计算火星的环绕速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可。

【资料来源维基百科】

【最后修改时间:2010年12月12日】

本文对我无帮助,减1分本文对我有帮助,加1分 (本文对您有帮助吗?)
Loading ... Loading ...

  1. 本文目前尚无任何评论.
  1. 本文目前尚无任何 trackbacks 和 pingbacks.