环绕地球做匀速圆周运动的人造卫星高度不同,其环绕速度也不同.沿
地面处发射并能绕地球运动的最小速度,我们称它为第一宇宙速度.
当从地面发射的卫星速度略大于第一宇宙速度时,该卫星的轨道为椭圆,地球位于椭圆轨道的一个焦点上.如果想使人造星体脱离地球约束而成为绕太阳旋转的人造行星,就必须使星体具有脱离地球引力范围的初动能.
中,M为地球质量,为地球半径,由于距地球无限远处的引力势能规定为零,故地面处的引力势能为负值.欲使位于地面质量为m的人造星体脱离地球引力范围,它飞离地面时的动能至少为
由此式可得
这个速度称为第二宇宙速度,又称逃逸速度.
如果从地面发射的人造星体既能脱离地球束缚,又能脱离太阳束缚逃到太阳系之外,这种人造星体所具有的速度叫第三宇宙速度.由引力理论和能量关系可以证明,第三宇宙速度(千米/秒).