在航天动力学中，宇宙速度是指从地球表面发射航天器，使其能够克服地球引力、进入特定轨道或飞离太阳系所需的最小初始速度。这些速度值是航天工程的基石，决定了我们能否将卫星送入轨道、能否探测月球火星，乃至能否向恒星际空间发送探测器。
网民常问的三大宇宙速度叫什么，其实是指按数值从小到大排列的三个关键速度阈值：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。每一个速度背后，都代表着一级引力屏障的突破。
数值：约为 7.9 km/s (7900 m/s)。
别名：环绕速度 (Orbital Velocity)。
物理意义：这是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。如果速度小于这个值，物体将落回地面；如果等于这个值，物体将成为地球卫星。
想象一座高耸入云的山峰，山顶架设一门大炮。水平发射炮弹：
目前所有近地轨道（LEO）卫星，包括国际空间站（ISS）、中国空间站（天宫）、以及绝大多数遥感卫星，其运行速度都略低于第一宇宙速度（因为高度越高，所需环绕速度越低，但发射时需要克服阻力达到接近7.9km/s的速度）。例如，国际空间站的运行速度约为7.66 km/s。
v₁ = √(GM/R) = √(gR) ≈ 7.9 km/s
其中 G 为万有引力常数，M 为地球质量，R 为地球半径，g 为地球表面重力加速度。
数值：约为 11.2 km/s (11200 m/s)。
别名：逃逸速度 (Escape Velocity)。
物理意义：这是物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球进入太阳系轨道所需的最小发射速度。
从能量守恒的角度来看，第二宇宙速度是第一宇宙速度的√2倍（约1.414倍）。这是因为动能需要足以抵消地球引力势能。一旦达到这个速度，航天器将不再绕地球运行，而是成为一颗围绕太阳运行的人造行星。
所有月球探测器（如嫦娥系列）、火星探测器（如天问一号）、金星探测器等，在发射阶段都需要达到或超过第二宇宙速度，才能脱离地球引力圈，进入地火或地月转移轨道。
需要注意的是，11.2km/s是指“最终获得的速度”。现代火箭通常采用多级发射，先入轨（达到第一宇宙速度），然后在轨道上再次点火加速，最终累积达到逃逸速度。这样可以节省燃料，提高有效载荷。
数值：约为 16.7 km/s (16700 m/s)。
别名：太阳系逃逸速度。
物理意义：这是物体挣脱太阳引力束缚，飞出太阳系，进入银河系其他恒星系统所需的最小发射速度。
这个速度非常惊人，因为它不仅要克服地球引力，还要克服太阳引力。有趣的是，地球本身就在以约30km/s的速度绕太阳公转。如果发射方向与地球公转方向一致，我们可以“借”用地球的速度，因此相对于地球只需额外加速到约16.7km/s（相对太阳需达到42.1km/s的逃逸速度，扣除地球公转速度后）。
人类历史上只有少数几个探测器达到了第三宇宙速度并成功飞出太阳系。例如：旅行者1号（Voyager 1）和旅行者2号（Voyager 2），它们目前正处于星际空间，携带着“金唱片”，向宇宙深处发送人类的声音和图像。
注：精确计算需考虑行星引力助推（Gravity Assist），如利用木星引力加速，可大幅降低所需燃料。
| 速度等级 | 数值 (km/s) | 别名 | 克服引力源 | 最终状态 | 代表任务 |
|---|---|---|---|---|---|
| 第一宇宙速度 | 7.9 | 环绕速度 | 地球引力（平衡） | 绕地球圆周运动 | 神舟飞船、天宫空间站 |
| 第二宇宙速度 | 11.2 | 逃逸速度 | 地球引力（摆脱） | 绕太阳运动 | 嫦娥探月、天问探火 |
| 第三宇宙速度 | 16.7 | 太阳逃逸速度 | 太阳引力（摆脱） | 飞出太阳系 | 旅行者号、先驱者号 |
苏联发射斯普特尼克1号（Sputnik 1），这是人类第一颗人造地球卫星。它成功验证了第一宇宙速度的可行性，标志着太空时代的开启。
苏联发射月球1号（Luna 1），成为首个达到第二宇宙速度并飞掠月球的探测器。它成功摆脱了地球引力，成为了人造行星。
旅行者2号发射升空。它利用罕见的行星连珠机会，通过引力弹弓效应，依次探测了木星、土星、天王星和海王星，并最终达到第三宇宙速度，飞向深空。
旅行者1号成为首个进入星际空间的人造物体。此时它距离地球超过200亿公里，速度约为17km/s（相对太阳），彻底摆脱了太阳风的控制。
根据能量守恒定律：
1. 环绕速度：动能等于引力势能的绝对值的一半（维里定理）。
1/2 mv₁² = GMm/R
2. 逃逸速度：动能等于引力势能的绝对值（总能量为0，刚好能飞到无穷远处速度为0）。
1/2 mv₂² = GMm/R
对比两式，显然 v₂² = 2v₁²，即 v₂ = √2 v₁ ≈ 1.414 × 7.9 ≈ 11.2 km/s。
不一定。如果超过第三宇宙速度，航天器将直接飞出太阳系，无法在行星附近停留进行探测。因此，深空探测往往需要精确的速度控制，并利用引力弹弓调整轨道，而非一味追求高速。
不是。宇宙速度是指航天器在最终进入轨道或逃逸轨道时所需具备的速度。火箭是持续加速的，发射台上的速度为0。现代火箭通过多级分离，逐级加速，最终在关机时刻达到目标速度。
虽然旅行者号已经飞出太阳系，但对于载人航天而言，第三宇宙速度意味着巨大的能源挑战。化学火箭的比冲有限，难以携带足够燃料加速到如此高的速度并减速。未来的核热推进、太阳帆或激光推进技术，可能是实现更高速度、更快速到达比邻星等恒星系统的关键。
不会。在7.9km/s的速度下，卫星受到的地球引力恰好提供其做圆周运动所需的向心力。它一直在“下落”，但地球表面也是弯曲的，它下落的弧度与地球表面的弯曲弧度一致，所以它永远“掉不到”地面上，而是绕着地球飞。
是的。去火星意味着要摆脱地球引力的完全控制，进入绕日轨道，然后与火星轨道相交。因此，发射时必须至少达到第二宇宙速度（11.2km/s），通常还会略高于这个值，以缩短飞行时间。
速度是矢量，不能直接相加。第三宇宙速度需要同时克服地球引力和太阳引力。计算时需要考虑地球绕太阳公转的速度（约30km/s）。如果我们顺着地球公转方向发射，可以利用地球的速度“搭便车”，因此相对于地球只需加速到约16.7km/s即可摆脱太阳引力。
不是。宇宙速度取决于中心天体的质量（M）和半径（R）。例如，在月球上，第一宇宙速度仅为2.38km/s，第二宇宙速度为2.38km/s。所以在月球上发射火箭比在地球上容易得多。
在理想的真空圆周运动中，不需要。但在近地轨道，仍有稀薄的大气阻力，卫星会缓慢减速并降低高度，因此需要定期点火推进（轨道维持）来补充速度。
不，它主要依靠惯性飞行。它的速度正在因太阳引力的微弱拉扯而极其缓慢地减小，但由于距离太阳极远，引力影响已非常小。它目前正以约17km/s的速度飞向星际空间。
发射时间主要取决于轨道倾角和地面测控条件，与白天黑夜无直接物理限制。但夜间发射有利于光学望远镜跟踪火箭尾焰，且有时为了对接特定轨道（如空间站），发射窗口非常固定，可能与昼夜无关。
航天器将以双曲线轨道飞出太阳系，成为星际探测器。速度越快，飞离太阳系所需的时间越短。例如，如果速度远高于16.7km/s，它可能在几十年内飞出奥尔特云，而慢速飞行的旅行者号则需要上万年。
黑洞的逃逸速度超过了光速（c ≈ 300,000 km/s）。因为没有任何物质能超过光速，所以一旦越过事件视界，连光都无法逃脱。这就是黑洞“黑”的原因。
中国已全面掌握第一宇宙速度技术（空间站、卫星），并成功实施了第二宇宙速度任务（嫦娥探月、天问探火）。未来，随着小行星采样返回及更深的深空探测计划，中国也在逐步积累接近或达到第三宇宙速度相关技术（如利用引力弹弓）的经验。