我们会经常提起第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度,却很少提及第四宇宙速度。为什么很少有人提及第四宇宙速度呢?所谓的第四宇宙速度指的是在地球上发射的物体要摆脱银河系的引力束缚,飞出银河系需要具备的最小初始速度。
宇宙飞船我们且不管第四宇宙速度有多快,单单就银河系的广度而言,我们要飞出银河系是不现实的。所以第四宇宙速度就显得有些多余了,提不提也没啥意思。
什么是宇宙速度呢?简单地来说,就是我们乘坐宇宙飞船完成这次遥远的星际旅行需要具备的4个有代表性的初始速度。除了第四宇宙速度,第一宇宙速度,第二宇宙速度和第三宇宙速度我们在现实当中已经应用到了。
地球上空的人造卫星第一宇宙速度又叫做环绕速度。它指的是在地球上发射的物体环绕地球飞行做圆周运动而不掉落地面上所需要的最小初始速度。这个速度是每秒钟7.9千米/秒。我们对第一宇宙速度的应用是非常多的。我们把人造卫星和空间站送到太空中,环绕地球飞行不掉下来,第一宇宙速度就是航天器需要达到的最低速度。
当我们打算离开地球到太阳系中的其他星球上时,就需要更快的速度来摆脱地球引力的束缚。这时宇宙飞船需要具备的最低速度就是第二宇宙速度了。第二宇宙速度是11.2千米/秒。例如,我们的天问一号火星探测器要从地球飞到火星那里,需要具备的最低速度就是第二宇宙速度。飞往火星的探测器第二宇宙速度也叫作逃逸速度。不同星球上的逃逸速度是不同的。假如有一天人类登陆火星了,我们从火星上返回地球时就要摆脱火星引力的束缚。由于火星比地球小,所以火星的逃逸速度要比地球逃逸速度小。火星的逃逸速度是5千米/秒。因此只考虑速度因素,宇宙飞船离开火星比离开地球容易得多。
未来人类开启太空时代,人类或许会在太阳系内的各个星球上来回穿梭。每个星球的逃逸速度就是圈起来必考的重点题啊!
宇宙速度如果我们在太阳系呆腻了,想要离开太阳系到银河系内的其它恒星那里,我们就要需要更快的速度来摆脱太阳的引力束缚了。这就是第三宇宙速度。从地球上出发,第三宇宙速度是16.7千米/秒。宇宙飞船只要达到了这个速度,它飞出太阳系就是迟早的事情了。
为什么说宇宙飞船飞出太阳系是迟早的事情?第三宇宙速度每秒钟16.7千米,也就是每小时60120千米。以这样的速度只需要40分钟就可以绕地球赤道一周。第三宇宙速度和我们日常生活中的移动速度来比,无疑是非常快的。但是它和太阳系比起来那只能是“呵呵”了。
离开太阳系的旅行者1号太阳系有多大?目前科学家认为太阳系的半径范围至少有1光年。目前离开地球最远的太空探测器,旅行者1号的飞行速度达到了17.062千米。这个速度已经超过了第三宇宙速度。旅行者1号探测器已经具备了飞出太阳系的能力了。可是,它以这样的速度飞出太阳系得需要大约17500年的时间。所以我们只能说,达到了第三宇宙速度,宇宙飞船飞船太阳系是迟早的事情。
宇宙飞船有大把的时间可以飞下去,我们人类就不行了,谁能够活那么久?
离开银河系那么第四宇宙速度有多快呢?一些资料上说是120千米/秒;一些资料上说是大于525千米/秒。第四宇宙速度怎么会有这么大的差距呢?这是因为我们现在还无法知道银河系的准确大小和质量。因此,第四宇宙速度只能是一个粗略的估算。
科学家估计银河系的直径至少有10万光年。太阳距离银河系中心大约2.64万光年。以此计算,我们距离银河系银盘的边缘大约2.36万光年。假如我们以一些资料上说的以525千米/秒的速度飞出银河系需要多久呢?答案是需要大约1360万年。这可真是要飞到地老天荒的节奏啊!
银河系更何况,目前我们人类发射到太空中的探测器连120千米/秒还没有达到呢?所以第四宇宙速度对于我们来讲没有多大意义。
400多年以前,英国物理学家牛顿说,在高山上架起一门大炮,只要这门大炮的威力足够大,炮弹的速度足够快,炮弹就可以围绕地球不停的转而不会掉到地面上。这就是著名的“牛顿大炮”的设想。牛顿以此推算出了第一宇宙速度为7.9千米/秒。
牛顿大炮在那个还以马车为交通工具的年代,每秒钟7.9千米的速度简直就是天方夜谭,不可能实现的。然而时间仅仅过去了400年,科学就把不可能变成了现实,把卫星送上了天。所以,有没有这种可能呢?未来人类可以达到远超第四宇宙速度的速度,可以轻松地穿行于整个银河系呢!
对此你是怎么看的呢?一起聊一聊吧!