第二宇宙速度和第三宇宙速度

理论计算表明，如果人造地球卫星进入轨道时的水平速度大于 7.9×

103 米/秒而小于 11.2×103 米/秒，它绕地球运动的轨道就不是圆而是椭圆(图 7－34)。当卫星的速度等于或大于 11.2×103 米/秒时，卫星就能挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星。前苏联在 1959 年 1 月发射

的准备探测月球背面情况的人造卫星“月球 1 号”，它沿着一个很扁的椭

圆轨道运行，轨道的远地点在月球背后。但因速度大于 11.2×103 米/秒，它就成了一颗绕太阳运行的人造行星，再也不会接近地球。11.2×103 米/ 秒这个速度叫做第二宇宙速度，也叫做脱离速度。

达到第二宇宙速度的物体脱离地球后还受到太阳引力的束缚。要想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或大于 16.7×103 米/秒。这个速度叫做第三宇宙速度，也叫做逃逸速度。

上述的第一、第二和第三宇宙速度的数值都是对地球而言的，其他行星包括行星的卫星也都有它们各自的宇宙速度。以月球为例，因为它的质量和半径都比地球小，所以在月球表面发射人造月球卫星只需要较小的速度，登月舱的上升级从月球表面返回指令舱时，所消耗的能量比脱离地球表面时小得多(图 7－35)。

练习三十六

质量不同的两个物体，它们受到的地球引力的大小是

[ ]

一定相等； (B)一定不相等；

(C)质量大的物体受到的地球引力大； (D)条件不够，无法判断。

两个质量均为 3.2 千克的铅球，放在操场上相距 2 米，试求它们之

间的万有引力。3．在地面受重力为 1.058×103 牛的实验装备，用火箭送

上离地面 2.6×106 米高度时，这些装备受到的地球引力将变为多大？ 4．贴近地球表面运行的人造地球卫星的周期多大？已知地球半径为

6.4×103 千米。

5．月球质量约是地球质量的 1/81，月球半径约是地球半径的 1/3.7，地球的第一宇宙速度是 7.9×103 米/秒。从月球表面发射人造月球卫星至少需要多大的速度？

阅读材料 太空探测的新时代

从本世纪 60 年代开始，前苏联、美国先后发射了各类空间站和行星探测器，执行长期的科学考察任务(课本彩图 17)。进入 80 年代后，1981 年美国研制的一种可以重返大气层、多次使用的航天飞机试飞成功(课本彩图16)。航天飞机除了能进行科学考察外，还可在空间发射和回收卫星(图 7

—36)。

1989 年 5 月 5 日，美国“麦哲伦号”金星探测器由美国“阿特兰蒂斯

号”航天飞机进入太空后 6 小时发射。这一探测器于 1990 年 8 月 10 日到

达金星上空，进入绕金星运行的椭圆轨道，成为周期是 3.15 小时的金星的一颗人造卫星。它将拍摄到的金星表面图象发回地球。“麦哲伦号”探测器的考察揭示了金星的起源和演化过程，从而有助于研究和了解地球的起源和演化。今后行星际探测将进一步扩展到其他行星，还将研究恒星、类星体和宇宙的起源。

目前世界各国航天技术的发展，围绕着以下两方面进行。在无人航天器方面，进一步发展人造地球卫星和各类空间探测器。在载人航天器方面，首先建立大型永久性载人空间站，由专用实验室、宇航员生活舱、数据处理系统等几部分组成，可供宇航员长期居住；其次是大力开发航天飞机，然后开发月球基地，并将月球作为探测其他星球的前哨基地。

近几年来，美国宇航局为了激发青少年探索宇宙奥秘的兴趣和了解航天知识，利用航天飞机货舱(图 7－37)中的多余空间，鼓励各国青少年提出在失重条件下各类小型的单项设计研究，进行搭机试验。这一倡议有利于发展青少年的想象力和创造力，有利于普及航天知识，得到世界各国科研和教育部门的赞赏，引起了包括我国在内的广大青少年的极大兴趣。他们提出了成千上万的设计方案，其中在失重状态下，蜘蛛是否还能结网、烛焰会是什么形状、鱼类在水中游动时是否还能保持平衡等题目，都已进行了搭机试验。