第一宇宙速度

人类的航天活动，并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器作圆周运动。要作圆周运动，必须始终有一个力作用在航天器上。其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径，即F=mv²/R，其中v²/R是物体作圆周运动的向心加速度。在这里，正好可以利用地球的引力，在合适的轨道半径和速度下，地球对物体的引力，正好等於物体作圆周运动的向心力。第一宇宙速度又称环绕速度，计算公式是：

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实际上，地球表面存在稠密的大气层，航天器不可能贴近地球表面作圆周运动，必需在150千米的飞行高度上，才能绕地球作圆周运动。在此高度下的环绕速度为7.8千米／秒。

第二宇宙速度

第二宇宙速度又称为脱离速度，指物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球的所需要的最小初始速度。

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同样，由於地球表面稠密的大气层，航天器难以这样高的初始速度起飞，实际上，航天器是先离开大气层，再加速完成脱离的（例如先抵达近地轨道，再在该轨道加速）。在这高度下，航天器的脱离速度较小，约为10.9千米/秒。

第三宇宙速度

第三宇宙速度又称为逃逸速度，是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系所需的最小初始速度。本来，在地球轨道上，要脱离太阳引力所需的初始速度为42.1千米／秒，但地球绕太阳公转时令地面所有物体已具有29.8千米／秒的初始速度，故此若沿地球公转方向发射，只需在脱离地球引力以外额外再加上12.3千米／秒的速度。即物体所需的总动能为:

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第四宇宙速度

是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需的最小初始速度。但由於人们尚未知道银河系的准确大小与质量，因此只能粗略估算，其数值在110~120千米／秒之间。而实际上，仍然没有航天器能够达到这个速度。

宇宙速度的概念也可应用于在其他天体发射航天器的情况。例如计算火星的环绕速度和逃逸速度，只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可。