第一章 火箭研發
第5節 蘇聯衛星發射搶先 美國落後心有不甘
 
除了地球之外，人類最熟悉的天體是太陽和月亮。太陽熱氣騰騰只能敬而遠之，月亮則是一個寧靜安詳的親密夥伴，猶如一名守衛著地球的士兵，人類親切地稱它為「衛星」。那麼，我們是否首先可以發射一個人造物體，如同月亮那樣繞著地球轉呢？這個人造物體可以帶上需要的儀器設備，代替人類從高處來觀測地球、監控大氣，研究地磁以及海洋、潮汐、太陽黑子等，為我們提供各種服務，真正達到「守衛」地球的目的。也就是說，能否發射「人造衛星」？
 
肯定的答案，早在1687年就由物理先驅牛頓提出。根據萬有引力定律，任何兩個物體之間都存在互相吸引的力，蘋果下落、月亮繞圈，都是同一種力在發揮作用。地球繞著太陽轉，月亮繞著地球轉，但為什麼會一個繞著另一個轉，而不是像蘋果那樣掉到地面上呢？是因為它們有一定的速度（注：本書中經常使用「速度」一詞，實際上指的是速率）。如果沒有重力，物體將順著它的速度方向做直線運動，重力使它從直線偏離。比如說，我們從地面上拋石頭，石頭走的是曲線不是直線，因為地球對它的重力使它從直線偏離。
 
牛頓在認真研究重力問題時，設想了一個用「牛頓炮」發射人造衛星的思想實驗。位於高處的牛頓炮沿水平方向射出一發砲彈，砲彈的初速度越大，便能夠射得越遠。速度小一點的時候，砲彈射到A點；如果加快速度，砲彈便能到達更遠的點；如果速度快到一定的數值，便有可能使得砲彈繞過地球半徑，並且不再回到地面上，而是環繞地球作圓周運動。
 
能夠使得拋射物體環繞地球作圓周運動的速度的數值，與發射點在地球表面的高度h有關，叫做地球表面的第一宇宙速度。