第一宇宙速度（英文名稱：first cosmic velocity）又稱環繞速度，是指從地面發射物體，使其在地面附近（離地面的高度與地球半徑相比很?。┸壍览@地球作勻速圓周運動所需的最小發射速度。。第一宇宙速度是航天器最小發射速度，又是航天器最大運行速度（最大環繞速度）。其理論值約為7.9 km/s。
1687年，艾薩克·牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中提出物體運動三大定律和萬有引力定律，奠定了經典力學的基礎。根據艾薩克·牛頓第二定律和萬有引力定律，可以推導出第一宇宙速度的數值。當炮彈的速度達到7.9千米/秒時，炮彈不再落回地面（不考慮大氣作用），而環繞地球作圓周飛行，這就是第一宇宙速度。
人造衛星和空間站的發射速度已經達到了或者超過了第一宇宙速度，但由于地球表面存在稠密的大氣層，航天器無法貼近地球表面作圓周運動，需在150千米的飛行高度上才能繞地球作圓周運動。
理論基礎
牛頓第二定律
物體受到力作用時，它所獲得的加速度的大小與合力的大小成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合力的方向相同，這就是牛頓第二定律。在國際單位制中，力F、質量m和加速度a的關系為：F=ma。
萬有引力定律
牛頓萬有引力定律表述為兩物體間引力的大小與兩物體的質量的乘積成正比，與兩物體間距離的平方成反比，而與兩物體的化學本質或物理狀態以及中介物質無關。從代數上講，這個定律是這樣的：
其中，G為萬有引力常數，m1、m2分別為萬有引力的兩個物體質量，R指的是m1、m2兩個物體質心之間的距離。
牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運動規律，而且還指出木星、土星的衛星圍繞行星也有同樣的運動規律。他認為月球除了受到地球的引力外，還受到太陽的引力，從而解釋了月球運動中早已發現的二均差、出差等。另外，他還解釋了彗星的運動軌道和地球上的潮汐現象。勒威耶根據萬有引力定律成功地預言并發現了海王星。
速度推導
設有一質量為m的宇宙飛行器，以速度v繞地球作圓形軌道運動，其軌道半徑為r（m距地球中心的距離），地球的質量為Me，地球的半徑為Re，萬有引力常數為G，因這時地球引力提供了該飛行器作圓周運動的向心力。根據艾薩克·牛頓第二定律和萬有引力定律，所以有：
由此得：
若將飛行器與地球作為一系統，忽略空氣的阻力，地球表面發射飛行器的速度為V。因飛行器與地球組成的系統機械能守恒，則有：
將代入上式得：
由此得：
式中r的最小值為地球的半徑Re，將r=Re代入上式，這時V取得最小值，而這個最小值也就是第一宇宙速度V1，所以有：
將G，Me，Re的值代入上式可得第一宇宙速度為
V1=7.9（km·s-1）
應用
人造衛星
人造衛星本身并沒有燃料，卻能繞著地球軌道持續飛行，不會飛出去，也不會掉下來。這是因為，人造衛星的運動速度已經達到了第一宇宙速度，使得此時衛星受到的地心引力，剛好等于它圍繞地球做圓周運動的向心力。也就是說，第一宇宙速度是讓物體能夠圍繞地球運動的最小速度。如果沒有達到這個速度，物體就會逐漸落回地面；如果超過這個速度，物體就會逐漸遠離地球，呈橢圓軌道繞地球運行；當這個速度達到第二宇宙速度時，它就會徹底擺脫地球的引力，圍繞太陽做圓周運動了。經過推導，第一宇宙速度約為7.9千米/秒。
低地球軌道(LEO)，又稱近地軌道，距地面約200-1200公里的圓軌道。其上面的全球星（Globalstar）衛星系統的軌道速度為7.1522千米/秒，（Iridium）衛星系統的軌道速度為7.4624千米/秒。
中地球軌道（MEO），距地面約1200 - 36000 公里的圓軌道。其上面的Other 3 billion（03b）衛星系統的軌道速度為5.2539千米/秒。
地球同步軌道 (GEO) ，又稱高地球軌道， 距地面約36000公里的圓軌道。其上面的國際通信衛星（INTELSAT）系統的軌道速度為3.0747千米/秒。
空間站
空間站又稱“航天站”。能在空間長時間運行的巨大的衛星式載人飛船。一般由工作艙、生活艙、服務艙及對接艙組成。艙內設有保證類似地面生活環境的空調系統，和供宇航員及研究人員使用的各種儀器。對接艙是空間站的?？看a頭，宇宙飛船或航天飛機等可通過它與空間站對接，進行人員輪換、物資供應及廢物處理等?？臻g站由運載火箭或航天飛機送到預定軌道上，軌道高度約幾百公里。空間站上可以作各種科學研究，如研究和試驗新的加工工藝，試制新的金屬、藥物等。并可發展成為“空間城”。由于空間站上已具有第一宇宙速度，從那里到其他行星可以節省加速到第一宇宙速度的燃料，可將它作為宇宙航行的起點站。
據此，可以計算出在400公里高空的空間站所需環繞速度約為7.662km/s，空間站只有一直保持這個速度，才能維持這個高度。如果速度慢下來，高度就會逐漸降低，最終墜入地球大氣層燒毀。據一些資料介紹，如果不用動力提速，空間站每天要掉落100~150米?？臻g站在設計時就考慮了這個問題，會用自帶火箭發動機助推提升速度，一直保持環繞速度。因此，任何空間站每年都要耗費燃料數噸，這些燃料需要用飛船定期補充。
其他宇宙速度
第二宇宙速度
第二宇宙速度（人造行星）：從地面發射物體，要使物體脫離地球引力的最小速度，為11.2km/s。第二宇宙速度是第一宇宙速度的√2倍。地面物體獲得這樣的速度即能沿一條拋物線軌道脫離地球。
設R為地球的半徑，v2為第二宇宙速度，m為航天器的質量，M為地球的質量，G為萬有引力常量，航天器遠離地球克服引力做功，動能逐漸減少而勢能逐漸增加，擺脫地球引力時達到無窮遠，動能消耗殆盡，引力勢能達到最大值，即等于零。對航天器，根據機械能守恒定律：
這就是使物體逃離地球引力范圍所需的最小速度，故第二宇宙速度又叫脫離速度。當發射速度略大于第二宇宙速度時，雖然發射的人造航天器將逃離地球引力范圍，但仍受到太陽引力的作用，它將成為太陽系的人造行星。
第三宇宙速度
第三宇宙速度（飛出太陽系）：從地面發射能夠離開太陽系引力范圍的物體的最小速度，為16.7km/s。需要注意的是，這是選擇航天器入軌速度與地球公轉速度方向一致時計算出的v3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里/秒了。
由地面發射一物體，使之不僅脫離地球的引力，而且還能脫離太陽的引力所需的最小速度叫作第三宇宙速度。太陽質量為M0=1.98×1030kg，太陽中心到地球中心的距離為R0=1.5×108km，類似于第二宇宙速度計算可有：
所以相對地球的運動速度為：v'=42.2-29.8=12.4km/s，最后考慮到地球引力影響，要克服地球引力，只要使航天器在脫離地球引力束縛時仍具有的u速度即可。由機械能守恒定律，對航天器：
，式中v2是第二宇宙速度，帶入上式，解得第三宇宙速度：v3≈16.7km/s。
即若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，其發射速度必須等于或大于16.7km/s，所以第三宇宙速度又叫作逃逸速度。
第四宇宙速度
第四宇宙速度，是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度。由于尚未知道銀河系的準確大小與質量，因此只能粗略估算，其大小為110~120km/s。而實際上，目前沒有航天器能夠達到這個速度。
第五宇宙速度
第五宇宙速度，是指航天器從地球發射，飛出本星系群的最小初始速度。但是，由于本星系群的半徑、質量均未有足夠精確的數據，所以還無法準確得知數據大小。但是第五宇宙速度有一個大致的范圍。目前科學家估計本星系群的半徑大概有500~1000萬光年，按照這樣來計算，需要1500~2250km/s的速度才有可能飛離本星系群。但這個速度以人類目前的科學發展水平來說，是無法達到的，這只能是一個推論。
參考資料 >
第一宇宙速度.術語在線.2024-01-20
如何戰勝地球引力?什么叫宇宙速度?.中國航天科技集團有限公司.2024-01-20
宇宙探索的歷史演進與時代價值.人民論壇網.2024-02-05
宇宙速度.中國數字科技館.2024-01-20
如何戰勝地球引力？什么叫宇宙速度？航天器在大氣層中也能繞地球飛行嗎？（圖）.中國探月與深空探測網.2024-01-20
衛星軌道.中國航天科技集團有限公司.2024-03-02
從空間站向地球使勁扔出一個雞蛋，能成功擊中嗎?.上海奉賢門戶網.2024-03-02