對(duì)于這幾個(gè)宇宙速度,經(jīng)常關(guān)心祖國(guó)航天事業(yè)的朋友應(yīng)該在熟悉不過了,第一宇宙速度是脫離地球引力進(jìn)入環(huán)地球軌道的速度,第二宇宙速度地球的逃逸速度,但還不能逃離太陽(yáng)系的速度,第三宇宙速度則是從地球軌道上逃逸太陽(yáng)系的速度!那么第四宇宙速度是逃離哪里的?是銀河系嗎?
我們先來解釋一下為何速度是逃離天體的關(guān)鍵!我們追求的速度其實(shí)并不是脫離引力束縛的關(guān)鍵,而是推力以及持續(xù)時(shí)間,但有一個(gè)比較要命的問題是大氣的阻力和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間,因此必須有兩個(gè)要素:
一、盡可能快的脫離低層濃密的大氣
二、在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料耗盡之前加快到足夠高的速度
因此垂直發(fā)射,以及在發(fā)射后到一定高度后轉(zhuǎn)向到地球自轉(zhuǎn)前進(jìn)的方向(獲得自轉(zhuǎn)加速)等成了發(fā)射航天器的一貫操作
一點(diǎn)都不用懷疑,這個(gè)火箭發(fā)射方向不是朝東就是朝東南!當(dāng)然也會(huì)有軌道要求發(fā)射極軌衛(wèi)星時(shí)會(huì)選擇其他方向,但很少會(huì)單純朝西方發(fā)射,因?yàn)檫@是發(fā)射跟地球自轉(zhuǎn)逆向軌道的衛(wèi)星!
上圖為地球環(huán)繞軌道速度的來歷,這個(gè)等式的兩端即受到地球的引力與環(huán)繞速度產(chǎn)生的離心力相等即可,如圖示:
當(dāng)引力等于離心力時(shí),衛(wèi)星就會(huì)在地球軌道上一直環(huán)繞下去,當(dāng)然稀薄空氣的阻力會(huì)逐漸讓衛(wèi)星速度降低而掉落地球!
上圖則為第二宇宙速度的來歷,從理論上來說,我們只需要知道第二宇宙速度極速即可,因?yàn)榈诙钪嫠俣葘?duì)象逃逸對(duì)象是地球,我們只要將對(duì)象換成是太陽(yáng)即可!同樣,假如把中心的太陽(yáng)換成銀河系中心的黑洞,則就成了銀河系的逃逸速度!但我們要理解一下的是,如果只是如此直接替換的話,您會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系在環(huán)繞銀河系公轉(zhuǎn)的速度將會(huì)直接逃離,這中間有關(guān)鍵點(diǎn)需要理解:
一、銀河系是一個(gè)龐大的整體,因此太陽(yáng)環(huán)繞的并不只是銀心的黑洞,而是核球周圍大量的天體質(zhì)量也需要同時(shí)考慮在內(nèi)!
二、銀河系內(nèi)還有大量的暗物質(zhì),這也是為何星系邊緣的環(huán)繞速度早已超過逃逸速度卻沒有逃離的原因,這也是暗物質(zhì)說法的最早來源!
從1977年發(fā)射的旅行者早已離開了太陽(yáng)系,當(dāng)然這得從狹義上理解已經(jīng)脫離!差不多用了將近30年的時(shí)間,但人類即使達(dá)到銀河系的逃逸速度(110-120KM/S),我們也不可能等待到它逃逸,因?yàn)槲覀冊(cè)诰嚯x銀心2.6萬(wàn)光年的位置,而銀河系的直徑高達(dá)20萬(wàn)光年,以如此速度(太陽(yáng)系公轉(zhuǎn)速度240KM/S+120KM/S),實(shí)在無(wú)法在我們能期待的時(shí)間內(nèi)逃出銀河系!對(duì)于銀河系逃逸速度并不具備現(xiàn)實(shí)意義,因此被提起的機(jī)會(huì)就不如前三個(gè)宇宙速度的頻率高了!
另外,未來人類也沒有打算用第四宇宙速度逃離銀河系,如果還只是這點(diǎn)道行的話,也就不需要出發(fā)了,一只螞蟻環(huán)游地球確實(shí)值得尊敬,但那只是尊敬而已,作為螞蟻就沒有一點(diǎn)自知之明嗎?還是埋頭發(fā)展技術(shù)吧,何必天天把第四宇宙速度掛在嘴上呢?