突破地球速度限制 迈向太阳系边缘

在科学上，通常我们认为飞离地球和太阳系需要运载器的速度达到第一宇宙速度。但是，有趣的是，一项研究表明，实际上只要速度不超过第一宇宙速度，太阳系中的引力场和其他物体的引力对飞行器的速度没有显著影响。这意味着，即使速度稍低于第一宇宙速度，太空飞行器也有可能飞离地球并离开太阳系进入宇宙深处。这一发现可能对未来太空探索和飞行器设计产生重大影响，为我们提供了新的思路和可能性。这项研究为我们带来了一种新的视角，挑战了我们对太空旅行的传统认知，也为人类探索宇宙提供了更多的可能性。

向太空发射探测器，涉及到三个非常重要的速度，即三个宇宙速度。第一宇宙速度是7.9千米每秒；第二宇宙速度是11.2千米每秒；第三宇宙速度是16.7千米每秒。

第一宇宙速度是地面附近的物体仅在万有引力的作用下绕地球做匀速圆周运动的速度，发射卫星时，只要给了卫星这样的速度，在不考虑空气阻力的情况下，不需要为卫星提供动力卫星也能在天上飞。第二宇宙速度是探测器无动力脱离地球引力束缚所需的最小速度。第三宇宙速度是探测器在地球上无动力脱离太阳引力束缚所需的最小速度。

如果一个物体能够一直以5千米每秒的速度远离地球，5千米每秒的速度小于第一宇宙速度，这个物体到底能不能飞离地球、飞离太阳系？答案是，只有能保持这样的速度，别说飞出太阳系了，连银河系也能够飞出。很多人经常认为探测器的速度必须超过三个宇宙速度才能相应地绕地球转、飞离地球、飞离太阳系。这种认识是错误的。就像一架飞机，它的飞行速度远低于第一宇宙速度，但是只要能够给它不断提供燃料，它就能够在天上持续飞行。

飞机和卫星的区别在于飞机有动力，而卫星无动力。三个宇宙速度强调的正是“无动力”情况下的临界速度。以飞机的速度飞行，必须有动力才不会掉下来，而一旦发射速度超过了第一宇宙速度，即使没有动力卫星也不会掉下来。

在发射时尽快让物体的速度达到相应的第一、第二、第三宇宙速度，比持续地提供动力要节省很多燃料，这是发射探测器时注重三个宇宙速度的原因。

另外，三个宇宙速度也有对应的位置，那就是地球轨道、地球表面。在地球表面上发射一颗能够逃离地球的探测器，只需在地球表面附近将它的速度超过第二宇宙速度11.2千米每秒，之后探测器就会自动飞离地球。若是在月球绕地轨道附近发射一颗能够逃离地球的探测器，速度只需超过1.5千米每秒。假设有一枚火箭，从地面以1.5千米每秒的速度匀速飞离地球，只要它飞到月球轨道附近时还能有这样的速度，它就可以逃离地球。只是从地球到月球轨道附近它需要消耗惊人的能量。