размеры и Форма орбиты неестественного спутника Почвы, межпланетной станции либо какого-либо другого космического аппарата зависят от направления и величины скорости, взятой космическим аппаратом к моменту выключения двигателей (начальная скорость), и высоты, на которой кончился деятельный (с трудящимся двигателем) полет аппарата.
Каждый кинутый со относительно маленькой скоростью предмет под действием силы тяготения падает на Землю (см. Гравитация). В соответствии с законами небесной механики в этом случае предмет летит по эллиптической орбите, в фокусе которой находится центр Почвы. На рисунке (для простоты мы разглядываем предметы, запускаемые в горизонтальном направлении) данной орбите соответствует кривая 1. В точке В орбита пересекается с поверхностью Почвы, где предмет и падает. В случае, если начальную скорость V увеличивать, точка падения удаляется от точки запуска А. При некоей начальной скорости V = VX предмет, «падая», совсем не встретится с земной поверхностью и будет обращаться по круговой орбите 2 на постоянной высоте над земным шаром (сопротивление воздуха мы в расчет не берем). Эта мельчайшая скорость, которую необходимо сказать космическому аппарату, дабы он вышел на околоземную круговую орбиту, именуется первой космической скоростью.
Первую космическую скорость (она разна на различных высотах над земной поверхностью) возможно вычислить по формуле:
где геоцентрическая гравитационная постоянная ? =398603 • 109 м3/с2; r — расстояние от центра Почвы до точки запуска. Для поверхности Почвы (r = 6378 • 103 м) V1 = =7,91 км/с; для высоты 1000 км над земной поверхностью V1 =7,35 км/с.
При предстоящем повышении начальной скорости орбита, оставаясь эллиптической, будет все более и более вытягиваться и удаляться от Почвы (орбита 3 на рисунке). При некоей скорости V = V2 она разорвется и превратится в параболу 4. При данной скорости космический корабль по параболической орбите окончательно покинет окрестности Почвы и уйдет в космос на околосолнечную орбиту. Скорость V2 именуется второй космической скоростью.
Вторая космическая скорость вычисляется по формуле:
У поверхности Почвы вторая космическая скорость равна 11,2 км/с, на высоте 1000 км она равна 10,4 км/с.
При еще громадных скоростях орбита 5 имеет форму преувеличения.
Первую и вторую космические скорости возможно вычислить и для других планет, Луны, спутников планет. Для этого в вышеприведенных формулах величину ? необходимо заменить на fM, где постоянная тяготения f = 6,673 * 10-11 м3/(кг*с2), а М — масса небесного тела (в кг), для которого определяется космическая скорость.
Третья космическая скорость определяется для Солнца. Это мельчайшая начальная скорость, которую необходимо сказать телу вблизи земной орбиты (на расстоянии 149,6 млн. км от Солнца), дабы тело по параболической орбите окончательно ушло из Нашей системы.
Третья космическая скорость V3 = 42,1 км/с (относительно Солнца).
Довольно часто под третьей космической скоростью знают мельчайшую начальную скорость, с которой необходимо запустить космический корабль с Почвы, дабы он преодолел земное притяжение и вышел на околосолнечную орбиту со скоростью, нужной чтобы окончательно покинуть пределы Нашей системы. В этом смысле третья космическая скорость V3=16,6 км/с (относительно Земли).