以每秒1米的速度一直向上飞，能否飞离地球？

火箭是人类创造的最快的运输工具，我们看到的火箭总是以爆炸开始，然后继续加速，最终以极快的速度飞离地球。它们需要多快的速度？这主要取决于具体的要求：如果它只是绕着地球转，它只需要每秒7.9公里；如果它要挣脱地球的引力，它需要每秒11.2公里；如果它达到每秒16.7公里的速度，它就可以和太阳系说再见了。这三种速度就是我们通常所说的第一、第二和第三宇宙速度。正如你所看到的，即使是第一宇宙速度也是惊人的，在这个速度下，它只需要大约1.4个小时就能围绕地球转一圈。

显然，将火箭加速到如此高的速度需要大量的能量，而且宇航员在加速过程中会受到很大的加速度。这就提出了一个问题：是否需要达到第一个宇宙速度才能飞离地球？难道不可能慢慢飞吗？有没有可能以例如每秒1米的速度飞出地球，一直飞下去？我们将在下面进一步讨论这个问题。所谓第一宇宙速度，我们的意思是，当一个物体达到这个速度时，它不再需要任何额外的推力，仅靠惯性就能绕地球飞行。为什么会这样呢？因为地球是圆的，如果一个物体的速度能够跟上地平线的下降速度，它就不会被地球的引力 拉 下来。

换句话说，从理论上讲，一个物体不必达到第一宇宙速度就能飞离地球，只要它始终有额外的动力，即使它以每秒1米的速度向上飞行。但问题是，从地球表面向上飞的物体必须在每一时刻克服地球引力（否则就会坠落），这肯定需要能量，在火箭的情况下，这将意味着燃料消耗。显然，火箭的速度越慢，飞离地球的时间就越长，因此，克服地球引力所消耗的燃料也就越多。发射火箭时，正确的做法是尽可能快地加速，这样它离开地面的时间就会缩短，从而节省燃料。

有些人可能会说：这有什么问题，让我们多带点燃料不就行了？这似乎是一个可行的解决方案，但还有一个问题：燃料是有重量的，带的燃料越多，火箭就越重，这意味着更多的燃料消耗。在这一点上，我们可以求助于一个简单的公式，Vm=Vrxln(M1/M2)。这就是著名的 齐奥尔科夫斯基公式，其中Vm代表火箭可以达到的最大速度，Vr代表燃料燃烧后离开火箭发动机喷嘴时的速度，M1和M2分别代表火箭的初始总质量（包括航天器）和燃料耗尽后的最终质量。ln 代表自然对数函数（以常数和为底的对数）。

请注意，自然对数函数的增长非常缓慢，所以燃料量的增加实际上并没有增加火箭的速度。由于物体的速度至少要达到第一宇宙速度才能不坠落，从实际情况看，这个公式中的Vm也不能小于这个值，由于已知可用燃料所能提供的速度，科学家们可以在综合各种因素后计算出M1和M2之间比例的极限。理论上，这个极限是12.5，但实际上最高只能达到20，例如有史以来最大的火箭 土星五号，其重量为3000吨，但运载量约为150吨。请注意，这是在 正常运行 的情况下（尽可能快地加速火箭以节省燃料），而如果它以每秒1米的速度上升，就必须携带大量的额外燃料以克服地球引力，这将使火箭本身的重量增加到如此程度，甚至根本无法起飞。

因此，以人类目前的太空能力，是不可能从地球表面缓慢飞行的。简而言之，其根本原因是我们使用的化石燃料效率太低，有人开玩笑地说，在航天领域，我们的文明只处于非常原始的 石器时代。按照目前的情况，只有当人类真正掌握了可控核聚变技术，我们才能慢慢飞离地球。