Vsak predmet, ki ga vržejo navzgor, prej ali slej konča na zemeljski površini, pa naj bo to kamen, kos papirja ali preprosto pero. Hkrati se satelit, izstreljen v vesolje pred pol stoletja, vesoljska postaja ali Luna še naprej vrtijo po svojih orbitah, kot da nanje sila gravitacije našega planeta sploh ne bi vplivala. Zakaj se to dogaja? Zakaj Luni ne grozi, da bo padel na Zemljo in se Zemlja ne premika proti Soncu? Ali nanje ne vpliva gravitacija?
Iz šolskega tečaja fizike vemo, da univerzalna gravitacija vpliva na vsako materialno telo. Potem bi bilo logično domnevati, da obstaja določena sila, ki nevtralizira učinek gravitacije. Ta sila se imenuje centrifugalna. Njegovo delovanje je enostavno občutiti tako, da na en konec niti privežete majhen bremen in ga zavrtite po obodu. V tem primeru je višja hitrost vrtenja, močnejša je napetost niti inpočasneje kot vrtimo tovor, večja je verjetnost, da bo padel.
Tako smo zelo blizu konceptu "kozmične hitrosti". Na kratko jo lahko opišemo kot hitrost, ki vsakemu predmetu omogoča, da premaga gravitacijo nebesnega telesa. Planet, njegov satelit, sončni sistem ali drug sistem lahko deluje kot nebesno telo. Vsak predmet, ki se premika po orbiti, ima prostorsko hitrost. Mimogrede, velikost in oblika orbite vesoljskega objekta sta odvisna od velikosti in smeri hitrosti, ki jo je ta objekt prejel ob izklopu motorjev, in višine, na kateri se je zgodil ta dogodek.
Vesoljska hitrost je štirih vrst. Najmanjši med njimi je prvi. To je najnižja hitrost, ki jo mora imeti vesoljsko plovilo, da lahko vstopi v krožno orbito. Njegovo vrednost je mogoče določiti z naslednjo formulo:
V1=õ/r, kjer je
µ - geocentrična gravitacijska konstanta (µ=39860310(9) m3/s2);
r je razdalja od izstrelitvene točke do središča Zemlje.
Zaradi dejstva, da oblika našega planeta ni popolna krogla (na polih je nekoliko sploščena), je razdalja od središča do površine največja na ekvatorju - 6378,1 • 10(3) m, najmanj pa pri polih - 6356,8 • 10(3) m. Če vzamemo povprečno vrednost - 6371 • 10(3) m, dobimo V1 enak 7,91 km/s.
Bolj ko kozmična hitrost presega to vrednost, bolj podolgovata bo orbita, ki se bo oddaljila od Zemlje za vsevečja razdalja. Na neki točki se bo ta orbita zlomila, dobila obliko parabole in vesoljsko plovilo bo šlo v vesolje. Da bi ladja zapustila planet, mora imeti drugo vesoljsko hitrost. Lahko ga izračunamo s formulo V2=√2µ/r. Za naš planet je ta vrednost 11,2 km/s.
Astronomi že dolgo določajo, kolikšni je kozmična hitrost, tako prva kot druga, enaka za vsak planet našega domačega sistema. Z uporabo zgornjih formul jih je enostavno izračunati, če zamenjamo konstanto µ z zmnožkom fM, v katerem je M masa nebesnega telesa, ki nas zanima, f pa gravitacijska konstanta (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Tretja kozmična hitrost bo vsakemu vesoljskemu plovilu omogočila, da premaga gravitacijo Sonca in zapusti domači sončni sistem. Če ga izračunate glede na Sonce, dobite vrednost 42,1 km / s. In da bi z Zemlje vstopili v skoraj sončno orbito, boste morali pospešiti do 16,6 km/s.
In končno, četrta kozmična hitrost. Z njegovo pomočjo lahko premagate privlačnost same galaksije. Njegova vrednost se razlikuje glede na koordinate galaksije. Za našo Rimsko cesto je ta vrednost približno 550 km/s (če je izračunana glede na Sonce).
