为什么会有三个宇宙速度？慢慢飞难道飞不出地球吗？

合集 · 解读科技问题 (79)

Description
现在我们明白，第三宇宙速度的推导为什么不是高中内容了。确实绕了不少弯子，不过只要你的头脑清晰，全都是可以理解的。
	让我们总结一下，如果你的初始速度处于某个区间，结果会是什么？
	如果小于第一宇宙速度，那么你会落回地面。
	如果达到第一宇宙速度，那么你会环绕地球做圆周运动。
	如果超过第一宇宙速度，但低于第二宇宙速度，那么你会以椭圆轨道绕地球运动。速度越大椭圆越扁，远地点越远。
	如果达到第二宇宙速度，但低于第三宇宙速度，那么你会摆脱地球引力，却被太阳捕获，绕太阳做椭圆运动。
	如果达到第三宇宙速度，那么你最终会飞出太阳系。
	沿着这样的方向思考下去，还有人提出了“第四宇宙速度”，即飞出银河系所需的速度。它大约在110至120公里/秒之间。不过这个速度已经超出了人类现在能够达到的水平，飞出银河系更是远远超出我们现有的能力，所以这个概念还没有实用价值。
	还有人提出第五、第六以至第七宇宙速度，表示飞出“本星系群”、飞出“本超星系团”以至飞出已知宇宙所需的速度。这些速度就更大，更加远远超出人类的能力，所以更是只有玄想的意义了。
	最后，我们可以回到问题的出发点，重新想一想。火箭的燃料只能是一开始带的吗？我们能不能一边飞行，一边收集星际物质作为燃料呢？如果这条路走通，就不受无论第几宇宙速度的限制了。我们就回到了最初的图景：如果你能持续地保持某个速度，那么你可以走到任意远。
	确实存在这样的设想，例如星际冲压发动机，它是美国物理学家巴萨德（Robert W. Bussard，1928 - 2007）在1960年提出的。它的基本思想是，在前方收集星际物质中的氢原子，在火箭内部发生核聚变，然后从后端高速喷出去。
	虽然星际物质很稀薄，但如果你前面收集得够快，后面喷射得够快，在理论上就是有可能实现的。这种发动机当然离我们现在的能力还很遥远，因为我们连基础的可控核聚变这个科技都还没点开呢，不过它至少给我们提供了一种思路。它使得星际航行不再是耗尽燃料的一锤子买卖，而变成了细水长流。
	回顾我们的整个讨论，经历了一场“否定之否定”。许多人困惑是因为他们处于第一层，分不清航空与航天，理解不了宇宙速度描述的是什么问题。当你明白了这一点，你就进入了第二层，可以定量地推导出三个宇宙速度。
	然后，你可以再次超越已有的思维，回头去设计在太空中补充燃料的方法。看似回到了第一层，其实至少是第五层。科学就是在这种否定之否定中前进的，关键在于你要理解清楚面对的问题，然后才可能找到超越之道。