航天事业急速发展，探“月”、探“火”等侦测器的研发、发射已成为世界航天热点.如何能够成功发射与接收侦测器呢？理解三个宇宙速率及其含意，可以帮助解答这种问题.
一、三个宇宙速率
所谓宇宙速率就是从月球表面发射航天器，航天器环绕月球、脱离月球和飞出太阳系所须要的最小发射速率，分别名为第一、第二、第三宇宙速率.
第一宇宙速率，是指航天器沿月球表面作圆周运动时必须具备的速率，也叫环绕速率.第一宇宙速率有两某些称：航天器最小发射速率、航天器最大环绕速率.当某航天器以第一宇宙速率运行时，航天器将顺着月球表面做匀速圆周运动.按照万有引力提供向心力，
GMmR2=mv2R
得，v1=GMR=7.9km/s
或v1=7.9km/s.
第二宇宙速率第六宇宙速度，是航天器脱离月球引力禁锢所需的最小发射速率，又名逃逸速率.根据热学理论可以估算出第二宇宙速率v2=
2v1=11.2km/s.当航天器飞行速率达到11.2km/s时，就可以甩掉月球引力的禁锢，飞离月球步入环绕太阳运行的轨道，不再绕月球运行.各类行星侦测器的起始飞行速率（发射速率）都小于第二宇宙速率.
当在地面上发射航天器的速率介于第一宇宙速率与第二宇宙速率之间时，航天器将按椭圆轨道绕月球运动.
第三宇宙速率，是从月球表面发射航天器，甩掉太阳引力的禁锢，飞出太阳系，到广袤的银河系中漫游所须要的最小速率，又叫脱离速率.根据热学理论可以估算出第三宇宙速率v3=16.7km/s.当航天器在地面的发射速率等于或则小于16.7km/s时，航天器将挣开太阳引力的禁锢第六宇宙速度，飞到太阳系以外的宇宙空间去运动.
当在地面上发射航天器的速率介于第二宇宙速率与第三宇宙速率之间时，航天器将按椭圆轨道绕太阳运动.
上述为月球的三个宇宙速率及其涵义，其他星系也都有各自的三个宇宙速率.如地球的第一宇宙速率约是v1=1.68km/s，第二宇宙速率v2=2.38km/s.
二、探测器发射与接收的速率要求
由以上对三个宇宙速率及其涵义的剖析可知，要把航天器顺利发射出去，应依照要发射的航天器要抵达的目地来确定.如要发射地球侦测器，它属于月球引力范围内的问题，其发射速率应介于第一宇宙速率与第二宇宙速率之间.而要发射火星侦测器，它属于太阳引力范围内的问题，其发射速率应介于第二宇宙速率与第三宇宙速率之间.而地球或火星等要接收（捕获）侦测器，当侦测器步入其引力范围圈内的速率应减至其对应的第二宇宙速率以内.如地球要捕获其侦测器，侦测器步入地球周围的速率应大于其第二宇宙速率约
2.38km/s.
侦测器返回过程与发射过程类似，只是反过程的发射与接收，其发射速率与接收速率也应满足对应的要求.
三、典例剖析
图1
例1如图1是“嫦娥一号”奔月的示意图，卫星发射后通过自带的大型鹈鹕多次变轨，步入地月转移轨道，最终被地球引力捕获，成为绕月卫星，并举办对地球的侦测.下述说法正确的是（）
（A）发射“嫦娥一号”卫星的速率必须达到第三宇宙速率
（B）卫星抵达地球附近时需减速是由于其速率小于地球卫星的第一宇宙速率
（C）卫星抵达地球附近时需减速是由于其速率小于地球卫星的第二宇宙速率
（D）若绕月卫星要返回月球，卫星的速率必须加速到等于或小于地球的第三宇宙速率
解析：因为地球是月球的卫星，还未超出月球引力的范围，故从地面发射“嫦娥一号”卫星，其发射速率一定介于第一宇宙速率与第二宇宙速率之间.而地球要捕获“嫦娥一号”卫星，卫星抵达地球附近时，其速率需减到地球卫星的第二宇宙速率以下.故选项（C）正确.
例2日本“新地平线”号侦测器，已于澳洲西部时间2006年1月17日13时（上海时间18日1时）利用“宇宙神5”火箭，从佛罗里成都卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空，开始历时九年的驶向冥王星的太空之旅.拥有3级底盘的“宇宙神-5”重型尼克斯将以每小时5.76万千米的惊人速率把“新地平线”号送离月球，这个冥王星侦测器因而将成为人类有史以来发射的速率最高的飞行器，这一速率（）
（A）小于第一宇宙速率
（B）小于第二宇宙速率
（C）小于第三宇宙速率
（D）大于并接近第三宇宙速率
解析：由已知条件，5.76×104km/h=16km/s，而第一宇宙速率是7.9km/s，第二宇宙速率是11.2km/s，第三宇宙速率是16.7km/s，可以判定
（A）（B）（D）正确.因为冥王星为太阳系中的行星，因此发射速率必须介于第二宇宙速率与第三宇宙速率之间；因此，本题不需估算也可确定答案（A）（B）（D）正确.
例3据报导，目前我国正在研发“萤火二号”火星侦测器，假定其发射过程为：先让运载尼克斯将其送入太空，以第一宇宙速率环绕月球飞行，再调整速率步入地火转移轨道，最后再一次调整速率以线速率v在火星表面附近环绕飞行.若觉得月球和火星都是质量分布均匀的圆球，已知月球和火星的直径之比为2∶1，密度之比为7∶5，则（）
（A）在火星表面附近环绕速率v大概为6.9km/s
（B）在火星表面附近环绕速率v大概为3.3km/s
（C）“萤火二号”火星侦测器返回时的发射速率应小于4.7km/s
（D）“萤火二号”火星侦测器返回时的发射速率应小于18.9km/s
解析：由万有引力提供向心力知，
GMmR2=mv2R，而M=
ρ43πR3.
二式联立得
v=2RGπρ3
，又因RDRH=
21，
ρDρH=75，
vD=7.9km/s.
解得v=3.3km/s.其第二宇宙速率v2=
2v1=4.7km/s.而“萤火二号”火星侦测器要返回时，其发射速率必须小于其第二宇宙速率.故本题正确选项为（B）（C）.