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一、宇宙速度的概念

宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度。在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球，而是按曲线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须达到16.7千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

二、宇宙速度的分类

宇宙速度是物体从地球出发，在天体的重力场中运动，五个较有代表性的初始速度的统称。航天器按其任务的不同，需要达到这五个宇宙速度的其中一个。

(1)第一宇宙速度

(又称环绕速度)：是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度)。大小为7.9km/s。

(2)第二宇宙速度

(又称脱离速度)：是指物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球的所需要的最小初始速度。大小为11.2km/s。

(3)第三宇宙速度

(又称逃逸速度)：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。其大小为16.7km/s。

环绕速度和逃逸速度也可应用于其他天体。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。

(4)第四宇宙速度

所谓第四宇宙速度，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，约为110-120km/s，指在银河内绝大部分地方所需要的航行速度。如充分利用太阳系围绕银心的转速，最低航行速度可为82km/s。由于人类对银河系所知甚少，这个数字还需要很久才能形成公论。目前根本无法得出第四宇宙速度，原因是对于银心的质量以及半径等无法取值。

(5)第五宇宙速度

第五宇宙速度指航天器从地球发射，飞出本星系群的最小速度大小，由于本星系群的半径、质量均未有足够精确的数据，所以无法准确得知数据大小。目前科学家估计本星系群大概有500--1000万光年，照这样算，应该需要1500--2250km/S的速度才能飞离，但这个速度以人类目前的科学发展水平，至少要几百年才能达到，所以现在只是个幻想。

三、例题

【例】关于宇宙速度，下列说法不正确的是：

A.低于第一宇宙速度的物体无法离开地球

B.“风云二号”气象卫星的最小发射速度应达到第二宇宙速度

C.美国发射的“旅行者一号”太空探测器正以逃逸速度飞离太阳系

D.“好奇号”火星探测器需要达到能够摆脱地球引力束缚的脱离速度

【答案】B。解析：人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。当物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球时所需要的最小初始速度叫第二宇宙速度。气象卫星是地球同步卫星，所谓地球同步卫星是指与地球自转同步，相对于地面静止的人造卫星，它并没有完全摆脱地球引力。故本题答案为B。

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