1. Ý tưởng của Niutơn và vệ tinh nhân tạo của Trái đất

Ở thời của mình, Niutơn đã nêu ra một ý tưởng rất độc đáo như sau: Nếu đặt được một khẩu súng đại bác trên đỉnh của một ngọn núi rất cao, vượt ra ngoài tầng khí quyển của Trái đất và nếu súng đủ mạnh thì có thể phóng viên đạn đại bác bay vào qũy đạo vòng quanh Trái đất. Khi đó đạn trở thành một vệ tinh nhân tạo của Trái đất vì lực hấp dẫn giữa nó và Trái đất là lực hướng tâm.

Ngày nay, một số nước như Nga, Mỹ, Trung quốc đã tạo được những tên lửa đủ mạnh để phóng các vệ tinh nhân tạo và tàu vũ trụ vào qũy đạo vòng quanh Trái đất, biến ý tưởng thiên tài của Niutơn thành hiện thực.

Hình bên là vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất “Sputnik 1”. Vệ tinh này được  Liên bang Xô viết (cũ) phóng vào không gian vào tháng 1 năm 1957.

2. Tốc độ vũ trụ cấp I và cấp II

Khi vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều xung quanh Trái đất, lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên vệ tinh là lực hướng tâm.

Các phép tính cho thấy, đối với các vệ tinh được phóng gần mặt đất thì vận tốc đầu của vệ tinh là v = 7,9km/s. Đó chính là vận tốc cần cung cấp cho một vật ném ngang để nó không rơi trở lại Trái đất mà trở thành vệ tinh nhân tạo của Trái đất. Vận tốc v = 7,9km/s gọi là vận tốc vũ trụ cấp I.

Người ta đã tính được rằng, nếu phóng vệ tinh với tốc độ 11,2km/s thì nó sẽ thắng được lực hút của Trái đất và bay vòng quanh Mặt trời. Vận tốc v = 11,2km/s gọi là vận tốc vũ trụ cấp II.

Trên hình dưới đây là mô hình chuyển động của các vệ tinh nhân tạo của Trái đất.