第四宇宙速度是啥?為什麼很少有人提及?


第四宇宙速度是啥?為什麼很少有人提及?的頭圖

第四宇宙速度是啥?為什麼很少有人提及?

為啥?因為第四宇宙速度如同雞肋,食之無味,棄之可惜。

所謂第四宇宙速度,就是從地球上發射的探測器完全擺脫銀河系引力所需的最低發射速度,大約為120km/s。

地球繞著太陽公轉,太陽又帶著地球等一干兄弟圍繞著銀河系中心公轉,公轉週期大約為2億多年,公轉速度為240千米每秒。若從地球上發射探測器,必須藉助太陽系繞銀河系的公轉速度,才能得到第四宇宙速度。

有第四,就應該有第三、第二和第一,前三大宇宙速度的數值都已經被科學界所公認。雖然有第四宇宙速度這個概念,但是數值並不准確,只是一個估計值。因為科學界關於銀河系的質量還有爭議,據此算出來的第四宇宙速度自然也就不存在爭議,並不准確。就拿銀河系的直徑來說,現在還沒有一個準確值。

理論上來說,銀河系的質量越大,銀河係對探測器的引力束縛也就越強,第四宇宙速度的數值也就越大。

120千米每秒,這對人類的航天技術來說是一道坎。人類目前使用的還是化學燃料,以此燃料為動力的航天器的最快發射速度雖然已經超過了第三宇宙速度(16.7km/s),但已經快接近極限了,很難再往上提升。要想突破瓶頸,必須採用新的推進技術。

說到這兒,有的人肯定想起了NASA的帕克太陽探測器,它最快的運動速度達到了200千米每秒。不過,該探測器之所以這麼快,是因為在接近太陽的過程中被太陽的引力加速了。

此外,由於銀河系實在太大了,即使達到了第四宇宙速度,航天器離飛出銀河係也還早得很。即使以光速飛行,飛出太陽係也得1年時間以上。故而,在航天器的速度沒有太大突破的情況下,討論第四宇宙速度也確實沒有太大的意義。

這裡順便說一下一、二、三宇宙速度。

第一宇宙速度又叫環繞速度,7.9km/s,是以地面為參考系,航天器繞著地球做勻速圓周運動,而不落向地面所需的最小速度。達到此速度時,航天器將成為地球的人造衛星。由於地球表面存在稠密的大氣,衛星必須在150公里以上的高空才能繞地球作圓周運動。

第二宇宙速度又叫脫離速度,11.2km/s,是以地面為參考系,航天器擺脫地球引力所需的最小速度,它是第一宇宙速度的√2倍。當航天器達到此速度時,將成為繞太陽公轉的人造行星。

第三宇宙速度又叫逃逸速度,16.7km/s,是以地球為參考系,在充分利用了地球公轉速度(30km/s)的情況下,航天器擺脫太陽引力所需的最小速度。如果借助木星、土星等行星的引力彈弓效應,這一發射速度還可以進一步降低,旅行者一號和二號探測器就借助了引力彈弓效應。

其實,還有第五宇宙速度和第六宇宙速度。

銀河係是本星系群的一員,而本星系群又是本超星系團(或叫室女座超星系團)的一員。第五宇宙速度就是探測器擺脫本星系群引力的最低速度,大約2000千米每秒。而第六宇宙速度就是探測器擺脫本超星系團的最低速度,這個數值已經接近光速(30萬千米每秒)了。

總之,速度就是人類永恆的追求。只有足夠快,擁有超光速技術,比如曲速飛船,人類才能在宇宙中自由馳騁。