Enhver genstand, der bliver smidt op, ender før eller siden på jordens overflade, hvad enten det er en sten, et stykke papir eller en simpel fjer. Samtidig fortsætter en satellit, der blev sendt ud i rummet for et halvt århundrede siden, en rumstation eller Månen med at rotere i deres kredsløb, som om de slet ikke var påvirket af vores planets tyngdekraft. Hvorfor sker det? Hvorfor truer Månen ikke med at falde til Jorden, og Jorden bevæger sig ikke mod Solen? Er de ikke påvirket af tyngdekraften?
Fra skolens fysikkursus ved vi, at universel gravitation påvirker enhver materiel krop. Så ville det være logisk at antage, at der er en vis kraft, der neutraliserer tyngdekraftens virkning. Denne kraft kaldes centrifugal. Dens handling er let at mærke ved at binde en lille belastning til den ene ende af tråden og dreje den rundt om omkredsen. I dette tilfælde, jo højere rotationshastigheden er, jo stærkere er trådspændingen, ogjo langsommere vi roterer lasten, jo større er sandsynligheden for, at den falder ned.
Sådan er vi meget tæt på begrebet "kosmisk hastighed". I en nøddeskal kan det beskrives som den hastighed, der tillader ethvert objekt at overvinde tyngdekraften af et himmellegeme. En planet, dens satellit, solsystemet eller et andet system kan fungere som et himmellegeme. Hver genstand, der bevæger sig i kredsløb, har rumhastighed. Forresten afhænger størrelsen og formen af et rumobjekts kredsløb af størrelsen og retningen af den hastighed, som dette objekt modtog på det tidspunkt, hvor motorerne blev slukket, og højden, hvor denne begivenhed fandt sted.
Rumhastighed er af fire slags. Den mindste af dem er den første. Dette er den laveste hastighed, som et rumfartøj skal have, for at det kan komme ind i en cirkulær bane. Dens værdi kan bestemmes ved hjælp af følgende formel:
V1=õ/r, hvor
µ - geocentrisk gravitationskonstant (µ=39860310(9) m3/s2);
r er afstanden fra affyringspunktet til jordens centrum.
På grund af det faktum, at vores planets form ikke er en perfekt bold (ved polerne er den noget fladtrykt), er afstanden fra centrum til overfladen størst ved ækvator - 6378.1 • 10(3) m, og mindst ved polerne - 6356,8 • 10(3) m. Hvis vi tager gennemsnitsværdien - 6371 • 10(3) m, så får vi V1 lig med 7,91 km/s.
Jo mere den kosmiske hastighed overstiger denne værdi, jo mere forlænget vil kredsløbet blive og bevæge sig væk fra Jorden for allestørre afstand. På et tidspunkt vil denne bane bryde, tage form af en parabel, og rumfartøjet vil gå til at surfe på rummet. For at forlade planeten skal skibet have den anden rumhastighed. Det kan beregnes ved hjælp af formlen V2=√2µ/r. For vores planet er denne værdi 11,2 km/s.
Astronomer har længe bestemt, hvad den kosmiske hastighed, både den første og den anden, er lig med for hver planet i vores oprindelige system. De er nemme at beregne ved hjælp af ovenstående formler, hvis vi erstatter konstanten µ med produktet fM, hvor M er massen af det relevante himmellegeme, og f er gravitationskonstanten (f=6.673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Den tredje kosmiske hastighed vil give ethvert rumfartøj mulighed for at overvinde Solens tyngdekraft og forlade det oprindelige solsystem. Hvis man beregner det i forhold til Solen, får man en værdi på 42,1 km/s. Og for at komme ind i kredsløbet omkring solen fra Jorden skal du accelerere til 16,6 km/s.
Og endelig den fjerde kosmiske hastighed. Med dens hjælp kan du overvinde tiltrækningen af selve galaksen. Dens værdi varierer afhængigt af galaksens koordinater. For vores Mælkevej er denne værdi cirka 550 km/s (når den beregnes i forhold til Solen).
