Qualsevol objecte, en ser llançat cap amunt, tard o d'hora acaba a la superfície terrestre, ja sigui una pedra, un paper o una simple ploma. Paral·lelament, un satèl·lit llançat a l'espai fa mig segle, una estació espacial o la Lluna segueixen girant en les seves òrbites, com si no estiguessin afectats per la força de gravetat del nostre planeta. Per què passa això? Per què la Lluna no amenaça de caure a la Terra, i la Terra no es mou cap al Sol? No els afecta la gravetat?
Des del curs de física de l'escola, sabem que la gravitació universal afecta qualsevol cos material. Aleshores seria lògic suposar que hi ha una certa força que neutralitza l'efecte de la gravetat. Aquesta força s'anomena centrífuga. La seva acció és fàcil de sentir lligant una petita càrrega a un extrem del fil i fent-lo girar al voltant de la circumferència. En aquest cas, com més gran sigui la velocitat de rotació, més forta serà la tensió del fil icom més lent fem girar la càrrega, més probabilitats hi ha de caure.
Així, estem molt a prop del concepte de "velocitat còsmica". En poques paraules, es pot descriure com la velocitat que permet a qualsevol objecte superar la gravetat d'un cos celeste. Un planeta, el seu satèl·lit, el sistema solar o un altre sistema poden actuar com a cos celeste. Tot objecte que es mou en òrbita té velocitat espacial. Per cert, la mida i la forma de l'òrbita d'un objecte espacial depèn de la magnitud i la direcció de la velocitat que va rebre aquest objecte en el moment en què es van apagar els motors i de l' altitud a la qual va tenir lloc aquest esdeveniment..
La velocitat espacial és de quatre tipus. El més petit d'ells és el primer. Aquesta és la velocitat més baixa que ha de tenir una nau espacial perquè entri en una òrbita circular. El seu valor es pot determinar amb la fórmula següent:
V1=õ/r, on
µ - constant gravitatòria geocèntrica (µ=39860310(9) m3/s2);
r és la distància des del punt de llançament fins al centre de la Terra.
A causa del fet que la forma del nostre planeta no és una bola perfecta (als pols està una mica aplanada), la distància del centre a la superfície és més gran a l'equador - 6378.1 • 10(3) m, i com a mínim als pols - 6356,8 • 10(3) m. Si prenem el valor mitjà - 6371 • 10(3) m, obtenim V1 igual a 7,91 km/s.
Com més superi la velocitat còsmica aquest valor, més allargada serà l'òrbita, allunyant-se de la Terra per a tots.major distància. En algun moment, aquesta òrbita es trencarà, prendrà la forma d'una paràbola i la nau espacial anirà a navegar per l'espai. Per sortir del planeta, la nau ha de tenir la segona velocitat espacial. Es pot calcular mitjançant la fórmula V2=√2µ/r. Per al nostre planeta, aquest valor és 11,2 km/s.
Els astrònoms han determinat durant molt de temps quina és la velocitat còsmica, tant la primera com la segona, per a cada planeta del nostre sistema natiu. Són fàcils de calcular mitjançant les fórmules anteriors, si substituïm la constant µ pel producte fM, en el qual M és la massa del cos celeste d'interès, i f és la constant gravitatòria (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
La tercera velocitat còsmica permetrà que qualsevol nau espacial superi la gravetat del Sol i abandoni el sistema solar natiu. Si el calculeu en relació amb el Sol, obteniu un valor de 42,1 km/s. I per entrar a l'òrbita gairebé solar des de la Terra, haureu d'accelerar a 16,6 km/s.
I, finalment, la quarta velocitat còsmica. Amb la seva ajuda, podeu superar l'atracció de la pròpia galàxia. El seu valor varia en funció de les coordenades de la galàxia. Per a la nostra Via Làctia, aquest valor és d'aproximadament 550 km/s (quan es calcula en relació amb el Sol).
