我们标的目的太空发射卫星、飞船和空间站，这些航天器要升到多高，飞得多快才能不失落下来？有伴侣说，这还不简单，第一宇宙速度呀！只要航天器的速度达到7.9公里/秒，它便能一向在天上转；如果低于这个速度就会失落下来。
真是这样？
天宫空间站绕地球飞翔，它今朝的近地址轨道高度是383.7公里，远地址高度393.7公里，从数学上来讲它是一个卵形轨道。而对于庞大的地球来说，这是一个半径约388.6公里的接近圆的轨道。天宫空间站在这个圆轨道上高速飞翔，天天要绕地球转15圈半，大约每1个半小时，航天员们就要履历一次日出与日落。
天宫空间站上看日出
按照天宫空间站的轨道参数，它今朝的轨道速度是7.68公里/秒，固然比所有已知的飞机都快，但低于书上说的第一宇宙速度：7.9km/s。
第一宇宙速度到底是什么？都说航天器只有高于这个速度才能逃走地心引力，为什么卫星和空间站不会失落落下来呢？
我们标的目的天上扔一块石头，它会很快就失落下来；扔石头的速度不敷快，您标的目的天空开枪，枪弹出膛的速度大约是800米/秒，够快了吧？但十几秒后它也要落下来。为什么？因为万有引力。
牛顿认为，两个有质量的物体，它们互相之间会发生引力，引力的大小与它们的质量有关系，跟它们之间的距离也有关系。牛顿的万有引力定律已经被无数的尝试证实是准确的。小到您扔石头，大到天体运行，它的活动都合适万有引力定律。
万有引力公式
地球够大够重，它对四周的一切物体都有引力，换句话说您的重量就是地球对您的引力大小。石块、枪弹、您我、卫星还有空间站都是有质量的物体，地球对它们都有引力。地球质量根基固定，引力的大小取决于物体的质量和距离r。我们处于地球概况，r = 地球半径——也就是地球质心（地心）与地表间距离。
从万有引力公式可以看出：地球质量m1、地球半径r、万有引力常数G都是固定的，那么我们受到地球引力的大小就取决于我们自身质量的分歧。
卫星和空间站要在天上持续运行，它就要降服万有引力的影响。怎么降服？科学家想到了“离心力”。奥运会上活动员抛掷链球，就是先把球扭转起来，操纵“离心力”将球抛掷出去，您扭转速度越快，抛掷的距离就越远。
活动员操纵离心活动抛掷链球
“离心力”是一种虚拟力，物理学上并没有“离心力”一说，所以我给它加上了引号。当一个物体绕牵引力中间做非直线活动时，因为物体有质量，质量发生的惯性会强迫物体朝着活动轨迹的切线偏向进步，惯性力感化到牵引力的相反偏向上，将物体标的目的外拉扯；活动物体的质量越大、活动速度越快，它所发生的惯性力就越大。
我们坐在一辆高速行驶的车上，车转弯时，您会感受到本身被标的目的外甩，这是因为身体惯性的感化，惯性发生一个标的目的外的虚拟力，这个“力”就被称为离心力。
惯性速度与标的目的心加快度的关系
一个绕圆心做圆周活动的物体，它的标的目的心力（与“离心力”大小相等偏向相反）F受两个身分影响，一是它的标的目的心加快度a，另一个是它自身的质量m。用公式表示为：
F=ma
此中标的目的心加快度a与切线活动速度v以及活动半径r的关系如下：
a=(v^2)/r
所以：
F=m×(v^2)/r
对于一颗绕地球做圆周活动的卫星来说，它要连结不失落下来（r不变），需要做到地球对它的引力与活动发生的“离心力”大小相等、偏向相反。于是：
F=Gm1m2/(r^2)=m2(v^2)/r
v^2=Gm1/r
我们知道，地球的质量m1是固定的，G是万有引力常数，于是卫星的轨道速度v只受r的转变影响，与卫星的质量大小没有关系。
卫星轨道越低速度越快
那么，什么是第一宇宙速度呢？
第一宇宙速度是指一个物关心着海平面飞翔（不考虑空气升力和阻力）时，它不落回地面的速度。海平面到地心的距离就是地球的平均半径r，它的值约为6371.4千米。那么：
v^2=Gm1/r ≈ 6.67×(10^-11)× 5.965×(10^24)/6371400
v ≈ 7.91 km/s
我们将这个海平面飞翔速度(v)7.9公里/秒称为“第一宇宙速度”，也就是绕飞地球的速度。
事实上没有一颗卫星能做到以如斯快的速度贴着海平面飞翔。为了降服空气阻力，我们需要将它发射到100公里以上的大气层外边。于是上边公式中的r就变大了。
天宫空间站在388.6公里高度飞翔
按照中国空间站388.6公里的平均轨道高度算：
r = 6371.4 + 388.6 = 6760公里
代入轨道速度计较公式后得出：v ≈ 7.68 km/s
这个值显然小于7.91公里/秒的第一宇宙速度。
天宫空间站轨道参数
由此我们可以得出结论：
在轨飞翔的航天器，无论是卫星、飞船仍是更大更重的空间站，只要它是在近圆轨道上飞翔，其轨道高度越高，飞翔的速度就越慢。位于3.6万公里高度的静止轨道卫星的速度只有3.1公里/秒，远低于第一宇宙速度。
地球同步卫星速度为3.1公里/秒
对于处在椭圆轨道上飞翔的卫星（好比我国第一颗卫星“东方红一号”）而言，它的轨道速度是在一个区间里不竭转变。有些通信卫星为了在它感乐趣的地域能勾留更长时候，特意采用了一种高度椭圆的轨道（Molniya轨道），它的轨道速度在1.5-10公里/秒的规模内不竭转变。
俄罗斯核预保镳星轨道便利监督海说神聊半球
是以，若是有人告诉您天上卫星的速度都是第一宇宙速度，那是他对轨道速度的概念有曲解。
