火箭必须达到第一宇宙速度才可以出大气层吗?慢慢飞出不去吗?
我们需要理解何为第一宇宙速度。
宇宙第一速度,7.9千米每秒,指的是只要达到这个速度,就不需要任何外部推力就可以飞出大气层,成为地球的一颗卫星。
理论上讲,火箭不一定非得达到第一宇宙速度才能飞出大气层,在任何速度下都可以飞出大气层,只要有足够的外力作用,而且外力作用持续发挥作用。哪怕速度只有1米每秒甚至更低,也可以飞出大气层,甚至飞出太阳,飞出银河系,都是可能的。
用我们日常生活中的例子就比较好理解了。
我们都有骑自行车上坡的经历。在上坡前通常我们都会加速,以便让自己更好更轻松的上坡。只要在上坡前速度足够快,在上坡过程中我们不用蹬自行车,就会自动爬上坡。
那么,如果在上坡前没有任何加速,从静止状态爬坡,能不能上坡呢?
也是可以的,但能够想象到肯定需要非常大的力量才可以,而且这种力量必须一直持续作用,一旦停止,自行车就很可能会掉下去。
火箭发射也是同样的道理。如果达到第一宇宙速度,之后就不需要任何推动力了,火箭就可以自己飞出大气层。如果达不到第一宇宙速度,必须给火箭持续施加推动力,而且是很大的推动力,这显然是不划算的,现实中也是不可能实现的。
第一宇宙速度,是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
牛顿说在高山上架一门大炮,水平发射炮弹,如果速度足够大,炮弹就会不停地绕地球转动而不掉下来。说的就是第一宇宙速度,大家注意,炮弹离开炮口就不再提供能量。
如果能不断的给物体提供能量克服重力,物体的速度无需达到第一宇宙速度,就可以离地球而去,甚至有人说,乌龟、蜗牛也能爬出去。不光能爬出大气层,还能逃离地球,跑出太阳系。所以,火箭只要带足燃料,通过燃料燃烧释放的能量克服重力,无需太大的速度,就可悠哉悠哉的飞出大气层。