人類是如何飛向宇宙?

人類是如何飛向宇宙?

地球是人類生存在宇宙的唯一的地方,它是誕生和養育我們的地方。但是,人類是智慧生物,我們不會永遠偎依它的懷抱中,太空有著我們無窮的想像和奧秘,我們嚮往飛向浩瀚無垠的宇宙。那么,我們人類怎么樣才能飛向未知太空呢?這與飛向太空的宇宙速度有關。

要飛向宇宙,就要具有一定的飛行速度,有什麼樣的速度,就會有什麼樣的脫離引力的效果。我們知道萬有引力的原理,就是說物質本身是具有對其他物質的吸引力。比如,我們人之所以站在地球表面上而不會飛向太空,就是因為地球對我們的引力的效果。月亮圍繞地球鏇轉,就是因為地球對它有吸引力。同樣,地球圍繞太陽運行也是這個道理。所以,要飛向宇宙,就要擺脫引力的束縛。從研究兩個質點在萬有引力作用下的運動規律出發,人們通常把太空飛行器達到環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度,分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度,這就是三大宇宙速度。

第一宇宙速度(v1)太空飛行器沿地球表面作圓周運動時必須具備的速度,也叫環繞速度。按照力學理論可以計算出v1=7.9公里/秒。以通俗的說法,我們要衝破地球引力,至少要達到7.9公里/秒的速度,這樣才能在太空中飛行。不過,科學家認為事實上,太空飛行器在距離地面表面數百公里以上的高空運行,地面對太空飛行器引力比在地面時要小,故其速度也略小於v1。

第二宇宙速度(v2)當太空飛行器超過第一宇宙速度v1達到一定值時,它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星,這個速度就叫做第二宇宙速度,亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度v2=11.2公里/秒。比如發射火星探測器,那么它的速度必須大於v2=11.2公里/秒。反之由於月球還未超出地球引力的範圍,故從地面發射探月太空飛行器,其初始速度不小於10.848公里/秒即可。

第三宇宙速度(v3)從地球表面發射太空飛行器,飛出太陽系,到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度v3=16.7公里/秒。需要注意的是,這是選擇太空飛行器入軌速度與地球公轉速度方向一致時計算出的v3值;如果方向不一致,所需速度就要大於16.7公里/秒了。可以說,太空飛行器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟一要素,目前只有火箭才能突破宇宙速度。我們人類要探索太陽系以外的宇宙,那么發射的太空飛行器的速度一定大於16.7公里/秒。

宇宙航天真正走向外太空的話,是不是具有第三宇宙速度就可以了呢?恐怕實際上不行,為什麼呢?是因為宇宙空間距離過於遙遠。宇宙實在是太廣大,太遙遠了,遙遠得我們難以想像。比如,美國發射的探索太陽系以外太空的探測器,在它飛越過冥王星之後基本上完成了它的使命。這是因為,它將在未來的十幾萬年中將在寂寞中飛行。試想一下,假如我們發射具有光速(大約每秒三十萬公里)的太空飛行器,要達到除太陽以外的恆星,那是要耗用四年多的時間呀。按目前的太空飛行器速度,要進行外太空探索是遠遠不夠的。

目前科學界認為光速是速度極限,也有人認為事實上存在超過光速的速度。如果人類在未來能創造以光速航行的太空飛行器的話,我認為我們不妨稱為“第四宇宙速度”。愛因斯坦的廣義相對論告訴我們,如果達到光速的話時間、空間將會發生另外的變化。總之,外太空還有無數我們未知的科學奧秘要等待我們人類去發現、探索。

長期以來,宇宙航空一直被美國、俄羅斯(前蘇聯)所壟斷。中國的神州載人宇宙飛船的發射,打破了兩大國壟斷航天事業的局面。我們探索宇宙的步伐將堅定地走下去,宇宙航空的未來等待著我們。

麒麟中心國小  四年級8班  張茹