航天员与飞船同步绕地运动(图)

　　中国人即将在太空迈出的第一步令人期待，而太空中的一切是如此神奇而让人好奇。

　　焦维新教授说，要了解宇航员太空行走，首先要弄清楚究竟什么是第一宇宙速度。地球对任何物体都有引力，因此物体被向上抛起时会落回地面，用多大速度将物体抛出后，它不会落回地面，而是围绕地球运动呢？经过计算得出，使得物体在地球引力下围绕地球做圆周运动需要的最小速度，就是在距离地球300公里左右的地方以每秒约7.8公里的速度运动，这个速度叫做第一宇宙速度。

　　航天员出舱后与飞船同速运动

　　子弹和洲际导弹的速度都还无法达到第一宇宙速度，但所有的人造地球卫星必须要具备第一宇宙速度，而杨利伟、费俊龙、聂海胜以及此次神舟七号飞入太空后，3名航天员乘坐的航天飞船围绕地球，都是以第一宇宙速度在围绕地球进行运动。

　　焦维新教授介绍说，由于航天员一直和飞船以同一速度前进，在与飞船以同一速度进入轨道后，由于惯性作用，航天员出舱后仍然会以和飞船相同的速度运动。在出舱过程中，如果航天员碰到飞船，获得一个反作用力而被抛离，那么，航天员在飞离飞船后会一直以这个速度在轨道内运动，但无法再回来。

　　“只要是进入了这个绕地球飞行的轨道，就会以第一宇宙速度围绕地球做圆周运动，不光是飞船，处于轨道内的太空垃圾等也在以第一宇宙速度的速度围绕地球进行运动。”焦维新教授介绍说，不过，由于近地的太空中仍然有极其稀薄的大气，这些太空垃圾及宇宙碎片等，由于受到大气阻力轨道衰减，最后坠落入大气层被烧毁。因此，在为飞船设计轨道时会尽量考虑到这些因素，不会让轨道太高或者太低，太低容易造成轨道衰减，太高则会遭遇大量的粒子辐射。

　　他还介绍说，我们的飞船轨道处于近地200多公里及远地300多公里的范围内，最初飞船是在椭圆形轨道内运行，之后经过变轨将轨道调整为圆形，这样做的好处是，圆形轨道上每一个点的速度大小均相同，便于测控和计算以及跟踪，如果依然保持椭圆形轨道，那么，飞船在轨道上每个点的速度都不相同，因此不便于跟踪。

　　人类飞船还不能摆脱太阳引力

　　焦维新说，在第一宇宙速度下，由于地球引力的作用，物体会围绕地球做圆周运动，如果物体要脱离地球引力场的束缚，去探测其他的天体，每秒需要达到的最小速度是11.2公里，这个速度叫做第二宇宙速度。

　　“如果我们在未来需要探测火星，那么，飞船就要以第二宇宙速度冲破地球引力的束缚前往火星，到达火星引力范围后再进行减速，以便被火星引力捕获，再以火星的第一宇宙速度围绕火星做圆周运动。由于地球引力与火星引力不同，地球的第一宇宙速度也和火星的第一宇宙速度不同。”

　　至于第三宇宙速度，他介绍说，地球上发射的物体要摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系所需的最小初始速度为16.7千米/秒，这个速度就叫第三宇宙速度。如果人类的飞船要飞出太阳系，探索别的星系，就必须达到第三宇宙速度，但到目前为止，人类的飞船还未能完全脱离太阳引力的作用，因此，距离人类达到第三宇宙速度还为时过早。

　　今天下午，神州七号“1号”航天员将在队友的协助下，穿上中国自行研制的飞天航天服，走出神七飞船，实现中国人在太空历史性的第一步。

　　那么，当航天员从神舟七号进入太空后，为什么不会向地球大气层坠落或者飞向茫茫太空呢？如果他在出舱过程中碰到飞船会发生什么？航天员自身围绕地球运动的速度是多少？在没有安全带保护的状况下，航天员出舱后的速度是否会有变化？记者专门采访了北京大学地球与空间科学学院焦维新教授，请他就这些科学问题进行分析。

　　文/本报记者赵琳琳 (来源：广州日报)