人類對于速度的追求當然是早已有之,從我們意識到自身與自然之間的區别,這種追求就開始了,我們看到了鳥兒飛翔的速度,看到了獵豹奔跑的速度,也看到了魚兒遊動的速度,和徒步的人類相比,它們大部分都要更有優勢。
随着科技的發展,我們當然有了各種各樣的加速工具來幫助我們超越,但是人類也發現了無法征服的速度,比如光速。
速度與空間
對于速度的征服,目的隻有一個,那就是去到更遠的地方,不管是鳥兒、獵豹還是魚兒,它們所生活的空間大都已經被人類涉足得差不多了,人類的目光也就放在了更加遙遠的星際空間。
盡管宇宙飛船已經帶我們去到了月球,各種探測器也為我們帶來了火星甚至冥王星的信息,但這些看起來已經足夠遙遠的地方實際上還隻是宇宙的冰山一角,人類能夠實現的速度極限是多少呢?我們到底能夠去到多遠的地方呢?
要想回答這些問題,我們先要了解6種宇宙速度,看看人類到底可以走到哪一步。
什麼是宇宙速度呢?字面上看起來有些玄乎,好像是某種和人類距離很遠的東西,但是它的内涵其實很簡單,其實就是脫離地球進入宇宙空間所需要的速度。
我們都知道,人類之所以很難脫離地球,就是因為我們被地心引力牢牢地吸住了。當宇航員登上月球的時候,那裡就沒有重力這個東西,所以在失重狀态下,任何東西包括宇航員都隻能漂浮在空中。
而在萬有引力無所不在的地表,我們必須借助速度才能從這個引力場當中脫身,這也是航空航天工業發展的基礎,不管是人造衛星還是各種飛行器,都必須要超過一個最低速度,才能離開地面,進入太空。
六大宇宙速度
當然,這個速度也是有分級的,級别越高,也就意味着你需要去到的地方越遠,對這個速度的要求當然也就越高。
先來看最基礎的宇宙第一速度,它的定義就是允許物體進入近地軌道并且在那裡進行運動的速度,最典型的例子就是人造衛星。
一般來說我們的衛星在發射的時候就需要滿足這個最基本的速度值,也就是7.9公裡每秒,同時它也是這顆衛星在繞地飛行時的速度天花闆,一般來說是不會超過它的。
當然,這個是理論上得到的結果,在實際的宇宙空間中可能會出現其它的情況,我們的工程也會依據這些情況作出相應的調整。
這裡面還有一個很有意思的問題,因為地球本身不是靜止的,而是不停地處在自轉當中,這個自轉本身也是帶有速度并且會對衛星的發射産生影響的。
比如如果你朝着跟地球自轉方向相反的一邊發射的話,就需要先克服掉這種自轉帶來的阻力,所以在實際的操作中,一般會順着它的自轉方向來進行發射,這樣就能節省燃料,并且保證發射的順利進行。
那麼什麼是第二宇宙速度呢,作為地球公轉的中心,太陽這顆恒星也是一個重要的衡量标志。
所謂第二速度就是指某種飛行器或者物體能夠進入太陽周圍的軌道,并且實現繞日飛行的速度。
這裡先不考慮這種飛行器或者物體是否能夠經受住熱量問題的考驗,要想從地球表面一飛沖天,來到太陽附近,這個速度當然就要比繞地飛行的衛星大得多,也就是第二宇宙速度的理論值,11.2公裡每秒。
它和第一速度之間最大的區别就在于,當衛星在進行繞地飛行的時候,它可以繼續提速,但是這個增加的範圍是有限的,而且不管提多少,這個軌道被擴大多什麼程度,最終還是會回到原來的軌道上。
這是由它原始的發射速度所決定的,但第二宇宙速度就不一樣了,在到達太陽的運轉軌道之後,飛行器甚至可以降速,而不會因此被地球引力拉回去。
第三宇宙速度會有一個很大的跨越,它已經能夠直接把飛行器或者物體帶出太陽系了,雖然在整個宇宙當中,太陽系算不上多大,但是在人類面前,這是目前的技術還遙不可及的目标。
不過從理論上我們是可以計算出這個數值的,要想飛越太陽系,飛行器離開地表的初始速度不能低于16.7公裡每秒。
而且比較特别的是,在這裡地球的公轉速度起到了很好的助推作用,而不像自轉那樣成為阻礙,而且應該說在很大程度上幫助了飛行器。
我們都知道,第三宇宙速度是人類航天科技目前能夠做到的極限,上世紀70年代和本世紀初發射出去的一些探測器都是依照這個速度進行動能設計的。
當然,宇宙還有很大的空間,要想進一步往前走,就必須實現更快的宇宙速度,比如要想離開銀河系,就得實現第四宇宙速度所要求的110-120公裡每秒,要想離開星系團,要實現第五速度的1500-2250公裡每秒,而去到宇宙邊緣的第六速度可能更是超乎想象。
結語
我們可以清楚地看到,從第三宇宙速度到第四宇宙速度之間,其實是翻了不止5倍的,而且越往上,這個量級的變化就越是劇烈。
對于人類而言,要想走到最後一步,幾乎是不可能的,當然曾幾何時,我們無法想象第三宇宙速度能實現,唯一能做的就是不停下探索的腳步了。
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