太空速度為什麼可以不斷累積（進入太空必須要達到第一宇宙速度嗎）

2023-09-24 00:57:46

任何有質量的物體都具有引力，巨大的宇宙天體自然擁有著強大的引力，而要擺脫一個引力場的束縛，就必須要達到一定的初始速度。

比如，要將人造衛星送入地球軌道，那麼就必須要達到第一宇宙速度，也就是每秒7.9千米。而要徹底擺脫地球引力的束縛，去探索太陽系中的其它行星，那麼就必須要達到第二宇宙速度，也就是每秒11.2千米。如果想要一口氣衝出太陽系，直接奔向遙遠的星辰大海，那就要達到第三宇宙速度，也就是每秒16.7千米。只要達到了相應的初始速度，就能夠擺脫相應引力場的束縛，這是一個很好理解的問題，但令很多人不解的是，要擺脫一個引力場的束縛就必須要達到一定的初始速度嗎？難道慢慢走就出不去了嗎？以地球為例，要離開地球表面，進入地球軌道，達到第一宇宙速度是唯一的方法嗎？

地球沒有通往太空的路，所以我們無法一步一步走向太空，但如果我們建造一個長達500千米以上的梯子，能不能一步一步爬上近地軌道呢？

要解答這個問題，我們先要弄清楚為什麼說具備了一定的初始速度就能夠擺脫相應引力場的束縛。還是以地球為例，地球是一個具有強大引力的自轉球體，當地球上的物體進行水平運動的時候會產生一個離心力，物體水平運動速度越快，離心力自然也就越大，當一個物體的離心力與地球重力相等的時候，由於兩者相互抵消，所以物體就能夠停留在空中，而不會因地球引力而墜落，簡單來講一句話：就是離心力與重力實現了平衡。在地球上，要維持這種平衡，需要不斷為物體輸入能量，因為一旦能量輸入終止，物體的運動速度就會因空氣阻力而逐漸下降。

運動速度下降，離心力就會隨之降低，物體運動所產生的離心力與地球引力之間的平衡就會被打破，物體就會墜落下來。

可物體一旦進入了地球軌道，情況就不同了，因為那裡近乎於真空，所以不再需要為物體輸入能量，物體就能夠以原有的速度繼續運動，所以只要能夠讓物體以一定的速度進入地球軌道，它就能夠一直呆在那裡了。那麼足以讓物體運動所產生的離心力與地球引力實現平衡的運動速度是多少呢？就是每秒7.9千米。所以當人造衛星以每秒7.9千米以上的速度被發射進入地球軌道後，它便能夠呆在那裡了。

那麼，除了讓離心力與地球引力實現平衡之外，還沒有其它方法可以讓物體離開地球呢？當然有，就是讓物體與引力直接對抗。

爬梯子就是一種與地球引力直接對抗的方式，我們每向上爬一步，都是在與地球引力進行對抗。既然能夠爬梯子離開地球，為什麼火箭不能慢慢飛升離開地球呢？

火箭當然也可以慢慢飛升離開地球，但有一個前提，就是要源源不斷為火箭供能。火箭向上飛升的過程就是與地球引力對抗的過程，而與引力對抗需要持續消耗能量，但火箭能夠攜帶的燃料是非常有限的，不等火箭離開地球，就早已因燃料耗盡而墜落了。人爬梯子也是一樣的道理，爬梯子就是在與地球引力對抗，對抗就要消耗能量，所以一個人要想一直爬上500千米的高空，就必須要在攀爬的過程中不斷吃飯，否則一樣會因為氣力耗盡而從梯子墜落地面。

既然爬梯子離開地球是可行的，那麼坐電梯自然也就是可行的，而且坐電梯要比爬梯子實際得多，而這一設想就是太空電梯。

第一個從技術角度描述太空電梯的人是科幻作家阿瑟·克拉克。顧名思義，太空電梯就是用纜繩將太空基地與地面進行連接，然後電梯通過纜繩往返於地球與太空基地之間。

太空電梯的構想是完全可行的，而且現在很多國家也在進行著相關的研究，目前建造太空電梯所面臨的最大難題可能就是材料問題了，要建造能夠直接通往太空的電梯，必須要使用極為堅固的材料，傳統材料肯定是不行，即使是時下熱門的高強度納米材料，對於建造太空電梯而言，還是稍顯不足，所以要讓太空電梯的構想成真，就必須要在新材料上有所突破。雖然現在太空電梯還很難實現，但這畢竟是一個在理論上完全可行的構想，而在現實中也能夠看到希望，所以在未來，人類真的有可能直接乘坐電梯前往太空。#技能改變生活#