近期，相信大家都被馬斯克星艦試飛的壯觀時刻所震撼。火箭的沖天而起看似簡單，然而其背後卻隱藏著無數科技難關。要想真正逃離地球，飛入無盡的宇宙，必須達到一個特定的速度，這就是所謂的宇宙速度。宇宙速度的概念最早由偉大的物理學家牛頓提出，他將其稱為環繞速度。而在這環繞速度之上，還有第二宇宙速度、第三宇宙速度等更高層次的概念。
這些宇宙速度對於我們的宇宙探索至關重要，它們是探索之路上的重要裏程碑。那麽，我們先來探討一下這第一宇宙速度。第一宇宙速度，它是航天器發射入軌的必備條件，是航天器得以進入軌域的最低門檻。按照力學理論，航天器必須達到每秒7.9公裏的速度，才能成功送入軌域。這個數位不僅僅是一個速度，它更代表著人造衛星從地面飛向太空，進入「勻速圓周運動」的最低要求。
然而，隨著飛行高度的提升，地球對航天器的重力作用會逐漸減弱。因此，那些在高空飛行的航天器，它們的速度都低於第一宇宙速度。那麽，如果我們想要將航天器送往月球或火星，又需要達到怎樣的速度呢？這就需要我們引入第二宇宙速度的概念。
第二宇宙速度，它是航天器擺脫地球重力束縛，飛離地球所需的最小初始速度。在這個速度下，航天器的離心力將大於地球的萬有重力，使其不再繞地球做圓周運動，而是逐漸飛離地球。因此，第二宇宙速度也被稱為「逃逸速度」。當火箭的速度突破每秒11.2公裏的界限時，它便具備了將航天器送往月球、火星等遙遠星球的能力。
然而，在實際操作中，火箭面臨的挑戰遠不止於此。首先，地球的大氣層會對火箭產生巨大的阻力，使其難以直接達到如此高的速度。其次，我們目前的發動機技術也尚未能達到這樣的速度。因此，一種常見的策略是先將火箭發射到近地軌域，然後在那裏進行加速，從而掙脫地球的重力束縛，飛往月球或火星。
我們已經詳細探討了前兩個宇宙速度，接下來，我們將目光投向更為深遠的第三宇宙速度。那麽，第三宇宙速度究竟是什麽呢？簡而言之，第三宇宙速度是指當一個航天器從地球起飛，其飛行速度達到驚人的16.7千米/秒時，這個航天器將無需任何額外的加速，便能擺脫太陽的重力束縛，從而脫離太陽系，進入更為廣闊的宇宙空間。
值得註意的是，地面上的物體，只需在成功脫離地球重力場後，再相對於地面達到12.3km/s的速度，就能實作這一壯舉。這一速度是如何得出的呢？這得益於物理學中的一個基本定律——能量守恒定律。透過這一定律，科學家們能夠精確計算出從地球表面飛離太陽系所需的最小初始速度。
那麽，我們人類在航天技術方面的發展如何呢？目前，我們人類所制造的最快的航天器是美國的「新地平線」號冥王星探測器。其飛行速度達到了驚人的15公裏/秒。由於它已經成功脫離了地球重力場，因此，其速度實際上已經超過了第三宇宙速度，向著更為深遠的宇宙空間邁進。
