早在近400年以前，物理學家牛頓就因蘋果的啟發(fā)而發(fā)現(xiàn)了萬有引力，這是我們都知道的事情，但很多人可能并不知道，牛頓還使用一門大炮向我們描述了如何才能克服地球的引力。
當然，牛頓的大炮并不是真實存在的，而是假想而出的，大致的意思是這樣的：將一門大炮架在高山之上，只要大炮的威力足夠大，使得打出炮彈的速度足夠快，那么這枚炮彈就能夠一直圍繞地球轉(zhuǎn)動而不墜落地面，這一思想實驗就被稱之為“牛頓大炮”。牛頓不僅提出了“牛頓大炮”的構想，還據(jù)此推斷出了這枚永不墜落的炮彈的速度是多少，它就是每秒7.9千米，現(xiàn)在我們稱其為“第一宇宙速度”。
在牛頓的時代，每秒7.9千米是一個無法企及的速度，即便是在當代，大多數(shù)型號主戰(zhàn)坦克的炮彈出膛速度也無法超越每秒2千米。
不過沒有關系，現(xiàn)在我們有了火箭，通過數(shù)千噸推力的運載火箭，我們能夠?qū)⑺钶d的航天器送入天空，讓它們在地球軌道持續(xù)運行，這些航天器就被我們稱之為人造衛(wèi)星。在通常所講的三大宇宙速度之中，第一宇宙速度是現(xiàn)階段人類應用最多的，因為我們大多數(shù)的航天活動都是在地球引力范圍之內(nèi)，其中也包括登月。月球是地球的天然衛(wèi)星，其仍舊位于地球的引力范圍之內(nèi)，所以從廣義上來講，登月并不算真的離開了地球。
那么怎樣才算是真正離開了地球呢？這就要用到第二宇宙速度了。
第二宇宙速度又被稱之為“地球逃逸速度”，只要具備了這樣的初始速度，那么航天器便可以徹底擺脫地球的引力束縛去探索太陽系中其它的星球，而這個速度就是每秒11.2千米。當代人類的航天事業(yè)已經(jīng)不滿足只是在地球身邊晃悠了，人類開始挑戰(zhàn)更為遙遠的空間，而火星就是人類最為感興趣的行星，要想發(fā)射航天器前往火星，那么就必須要達到每秒11.2千米的初始速度。
只在太陽系內(nèi)逛一逛就可以了嗎？當然不，我們的目標可是星辰大海。
正因為人類有著如此遠大的理性，所以早在上世紀70年代就發(fā)射了以太陽系外為目標的航天器，旅行者1號和旅行者2號。地球也好，火星也罷，太陽系內(nèi)的所有天體都受到太陽的引力束縛，太陽可比地球大多了，要擺脫太陽的引力離開太陽系可不容易，必須要實現(xiàn)第三宇宙速度，也就是每秒16.7千米。為了能夠讓旅行者號擁有足以離開太陽系的速度，中途還利用了木星的引力彈弓效應進行了加速。第一、第二、第三，這三大宇宙速度是我們比較熟悉的，但在三大宇宙速度之外，其實還有著第四宇宙速度，那么第四宇宙速度是什么呢？為什么很少被提及呢？因為我們實在不愿意提及。
所謂第四宇宙速度又稱“銀河系逃逸速度”，顧名思義，就是物體想要擺脫銀河系的引力束縛所要具備的初始速度，這個速度的估算值是每秒120千米。
好家伙，這個數(shù)字顯然與前三個不在一個量級之上，為什么說這個數(shù)字是估算值呢？要計算逃逸速度，天體以及天體系統(tǒng)的質(zhì)量是一個必須要知道的條件，我們可以計算出地球的質(zhì)量，也可以計算出太陽的質(zhì)量，但對于整個銀河系，我們卻無能為力，銀河系太大了，我們根本不知道其中有多少顆恒星，或許是1000億顆，又或許是4000億顆。既然連銀河系有多大，其中有多少恒星，我們都不知道，當然也就無法準確計算出它的逃逸速度，所以第四宇宙速度只是一個估算值。
我們并不知道第四宇宙速度的準確數(shù)值到底是多少，這是我們很少提及第四宇宙速度的一個原因，還有另一方面的原因是第四宇宙速度讓我們深刻領略到了自身的渺小。
所謂宇宙速度，本質(zhì)上就是物體的動能與重力勢能的對抗，就現(xiàn)階段的人類而言，讓物體的動能克服地球的重力勢能就已經(jīng)拼盡了全力，想要與銀河系對抗根本沒有可能。此外，第四宇宙速度雖然是銀河系的逃逸速度，但即便人類真的實現(xiàn)了第四宇宙速度，也不代表就能夠離開銀河系，因為銀河系的半徑高達數(shù)十萬光年，不要說每秒120千米，就算是每秒30萬千米，離開銀河系也需要數(shù)十萬年，所以第四宇宙速度可能永遠也用不上。
