地球是渺小的，它在太阳系中只能算是一个不大的弟弟，太阳系在银河系中，只是沧海一粟，银河系之外更是天外有天。然而地球也是巨大的，它60万亿亿吨自身质量，包罗万象地吸引住了地球上的一切东西，包括大气和在大气中运动的所有物体。自古以来人类被这种引力紧紧拥抱在它的怀中，想出去领略宇宙的无限风光，却无此可能，而无限惆怅。其实古时的人们，根本不知道这是地球引力在起作用。只是一味模仿鸟类去翱翔天空，可谓前赴后继，可歌可泣，却无一成功。万有引力的发现，为人类战胜地球引力指明了方向。牛顿的万有引力指出：宇宙间大到两个天体，小到两粒尘埃，所有的物体都互相吸引。引力大小和两个物体质量的乘积成正比，和它们之间距离的平方成反比。由此算出，能够绕地飞行而不被吸回地球的速度为7．9公里／秒，人们称之为第一宇宙速度：想要摆脱地球引力，飞出地球，需要11．2公里／秒，此称为第二宇宙速度；要飞出太阳系，必须达到16．6公里／秒，这就是第三宇宙速度。于是，问题变得十分明朗，谁拥有第一宇宙速度谁就能绕地飞行，谁能达到第二宇宙速度谁就能飞离地球，谁能创造第三宇宙速度谁就能够飞出太阳系。
应该说在此以后，人们利用热气球、氢气球这类轻于空气的航空器和运用风筝这一古老的利用空气动力升空原理而发明的滑翔机、飞机等这类重于空气的航空器都获得了成功，但是它们都没有摆脱地球引力。所以人们想升空必须另辟途径。牛顿自己就设想过，造一门高射大炮，想方设法使炮弹获得足够大的速度，让炮弹走得足够远。根据万有引力原理，地球对它的引力随它的距离增加而迅速减小，就有可能让这颗炮弹一直飞下去，而不被地球吸回地面。但是，当他根据第一次世界大战火炮设计计算，要这个炮弹获得7．9公里／秒的初速度，炮身长度必须达到一公里，这在今天也是办不到的事。
好在万有引力只能吸住物质的东西，却吸不住人们的思想。幻想是人类的天性，能启发思维，也是前进的动力。一时上不了天，于是人们总是幻想美好的未来。只是历史的步伐到了这个时代，有关的基础理论已经问世，人们想遨游太空的幻想变得更为科学，更为现实。上一个世纪的中叶，法国科幻小说作家儒勒·凡尔纳曾经写了一篇轰动一时的小说《从地球到月球》。这篇小说讲述了这样一个故事：美国南北战争结束以后，一些军事家无事可做，便异想天开的要到月亮上走走，建立地球与月亮之间的联系。于是他们设计了一门长275米的巨型大炮，并制造了一枚直径达2．75米、重8．74吨的铝质空心炮弹，这样可以达到11公里／秒的速度，垂直发射到月球上。这样长的大炮根本无法铸造。但是难不倒这些聪明人，他们首先测量了从地球到月亮的最佳位置，确定在美国的佛罗里达州的坦帕小镇郊外挖了一口深270多米，直径为180多米的井，当作铸炮的模具，并用1200个熔铁炉同时熔化铁水，向井内浇铸，终于造成了大炮。于是在一天晚上，当月亮运行到距地球最近，又恰巧与大炮垂直的时候，这门被命名为“哥伦比亚”号的大炮点火了。三名探险家带着足够的探险工具、粮食、再生产的种子，防备月亮野兽的武器和两只小狗，乘坐在空心的铝质炮弹中被大炮送上天空。原定四天以后应该到达月球，可惜产生了偏差，在离月球很近的地方经过，被月球俘获成了月球的卫星。故事留下悬念，三名探险家的命运将会如何无人得知。
科学技术发展的历史，又一次证实了这样一个事实，每当科学有重大突破的前夜，总需要有杰出的科学家出现，他们站在人类已经获得的知识的高峰上，凭借自己的才能把科学水平推向一个新的高峰，正当人们制造宇宙速度遇到重大困难之时，1903年俄国科学家齐奥尔科夫斯基发表了著名的论文《利用喷气装置探索宇宙空间》。他认为无论是气球还是飞机的飞行，都离不开空气的浮力或升力。要飞到没有空气的星际空间，只有靠火箭，靠火箭自身携带的燃料燃烧中产生的气体喷发所产生的对火箭的反作用力而飞行。他通过计算提出，只用单级火箭是无法达到第一宇宙速度的，需要多级火箭，人们才能飞出地球。根据以往的火箭使用固体燃料无法控制的缺点，他提出使用煤油和液氧作为液体燃料，这样燃料就可以用像汽车的阀门来调节以此来控制火箭，让火箭听话。齐奥尔科夫斯基的论断引证了他的一句名言：“地球是人类的摇篮，但人类总不会永远躺在摇篮中。”他的理论结束了人类飞天梦想的时代，开创了一个真正意义上的航天时代。他被人类尊为宇航之父，顺理成章。20多年后，美国科学家罗伯特·戈达德终于把他的理论付之于实践。
至此人类的航天梦想的实现已经是万事俱备，只欠东风了，但是这个东风迟迟未到。第二次世界大战中，德国法西斯把火箭技术用于战争。名气最响的有V—2火箭，它自重13吨，最大射程达320公里，飞行时间320秒。即使从今天的新型火箭看，仍未跳出当年V—2火箭的结构框架。因此V—2火箭尽管在第二次世界大战中扮演了极不光彩的角色，却为战后发展航天运载工具奠定了基础。主持设计V—2火箭的冯·布劳尔以后成为美国第一颗人造卫星和“阿波罗”登月计划的核心人员。
人造卫星·宇宙飞船
1957年10月4日，苏联第一颗人造卫星上天，它的名字叫“人造地球卫星一号”。它的发射成功，标志人类的航天时代的到来，以后美国、法国、日本都相继成功发射了人造卫星。我们中国，虽然起步较晚，并且历尽艰辛，但是坚持“独立自主”、“自人造地球卫星一号力更生”的方针，终于在1970年4月24日在我国酒泉发射场，用我们自制“长征一号”火箭成功地把第一颗人造地球卫星“东方红一号”挂上了天空，电波载着东方红乐曲响彻宇宙。成为世界上进入太空的第五个国家。“东方红一号“起步虽晚，但水平不低，卫星自重173kg，是五个国家发射第一颗人造地球卫星中最重的。是苏联的2倍多，是美国的21倍，说明中国火箭运载能力强。
卫星能够升空，人类能否适应太空环境，这样的问题变得十分现实。于是1957年11月3日，苏联第二颗人造卫星“伴侣二号”，就把一只名叫“莱伊卡”的小狗载入地球轨道；1959年12月美国的“卫星号”卫星式飞船，把一只叫“萨姆”的恒河猴射入太空，并安全返回；1960年4月“水星号”飞船把三只老鼠送上了轨道。由于老鼠的生殖周期极短，容易观测太空环境对这类动物的影响，而猴子、猩猩属“灵长类”，生理机制与人类相似，因此各国科学家都喜欢用这样的动物做试验。1961年1月美国的“水星号”飞船把一只名叫“哈姆”的黑猩猩送入太空，安全返回。这些试验证明动物完全适应太空环境。于是1961年4月12日苏联宇航员加加林乘坐“东方一号”宇宙飞船升空，最后进入320公里的地球轨道，绕地球一圈历时108分钟，成功地返回地面。开天辟地，加加林是人类宇航第一人。从此以后，上天的人越来越多，宇航的时间越来越长，人们相信，人类可上九天揽月的日子，为期不远了。
人类第一位宇航员：加加林月球对于人类并不陌生，它是离开地球最近的天体。人要想遨游太空，它是首选目标，但真的要到那里去了，人们发现还有不少环节不甚了了。地球上的望远镜用来观测月球，可以达到50米的分辨率，但人的感觉还是像雾中看花。于是早在加加林遨游太空之前，就开始了对月球的探测。美国、苏联对月球发射了大量的探测器，最初都遭到了失败，或是中途爆炸，或是与月球擦肩而过，或是击中了月球却摔坏了仪器，无法向地面发回信息。这些重大的失败并没有阻止登月的决心。
1959年9月12日，苏联的“月球2号”探测器升空，两日后在月球的静海着陆，第一次实现人类从一个天体到另一个天体的飞行。
同年10月7日，苏联“月球3号”探测器，成功的拍摄1969年7月16日，可姆斯特朗、迈克尔·柯林靳和爱德温·艾尔德林开始登月之旅。作为“网波罗”11号的指令长，阿姆斯特朗驾驶登月舱于美国东部时间1969年7月20日晚间10时56分在日球表面平安着陆。尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱。踏上月球发表了他的著名演说：“这是我个人的一小步，人类的一大步。”阿姆斯特朗和艾尔德林在月球表面度过7两个半小时的时间，在月球上行走采集样品、做实验，以及拍照。了世界上第一张月球背面的照片。1966年1月31日，苏联“月球9号”探测器，在飞行了39个小时以后，在月球的风暴洋附近人类第一次实现着陆。
1970年9月20日，苏联“月球16号”探测器，在月面丰富海软着陆，第一次使用钻头采集了120克月岩样品，带回地球。
20世纪60年代，美国根据它庞大的“阿波罗”登月计划，先后发送了9个“徘徊号”和7个“勘测号”月球探测器，拍回了数以万计的月面照片，以后又为阿波罗载人飞船着陆，发射了5个月球轨道环行器，为它登月地点提供探测数据。与此同时，10次阿波罗载人登月试验，从不带人到近地轨道飞行、带人模拟登月飞行、到最后带人登月预演。至此美国完成了登月的一切准备。
1969年7月16日，美国“阿波罗11号”飞船，载着阿姆斯特朗、奥尔德林和科林斯三人在美国卡纳维拉尔角航天中心升天，这次飞行的目标是月球，这是人类的首航。他们经过75小时的飞行到达了月球轨道。于是由科林斯驾驶指令舱绕月球轨道飞行，而阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶登月舱于7月20日在月面近海一角降落。阿姆斯特朗第一个登上月球，奥尔德林紧随其后。他们在月面上进行实地科学考察，并把一块金属纪念牌插上月球，止面镌刻着“公元1969年7月，来自行星地球上的人首次登上月球。我们是全人类的代表，我们为和平而来。”他们在月球上兜留了两日，在完成月面考察任务以后，进入登月舱，离开月球回到月球轨道上的指令舱中，与科林斯会合以后开始返回地球。24日安全返回地面，完成了这开次史无前例的航天飞行。
爱德温·艾尔德林是这张照片中的主角，由第一位踏上月球的宇航员尼尔·阿姆斯特朗拍摄于“阿波罗”11号登月任务过程中，人们能够在艾尔德林的面罩中看到阿姆斯特朗的身影。从1969年到1972年底，美国总共发射了7艘“阿波罗”带人飞船进行载人登月飞行。除了“阿波罗”13号，因为服务舱氧气箱爆炸遇险而中断飞行，3名宇航员安全回到地面以外，其余6次飞月全部获得成功。18名宇航员，12名登上月球。
他们在月面共逗留了302小时20分钟，行程90．6公里，带回381公斤月球的土壤和月岩标本，实地拍摄了大量月面照片。
航天飞机和太空行走
从加加林环球航行成功到“阿波罗”登月，标志着一个崭新的工业——航天工业的崛起。冷寂的宇宙突然变得热闹起来，各种各样的探测器已经访遍了太阳系的重要成员。使得人类对最近的天体有了更为清楚的了解。通讯卫星纷纷上天，世界大事可以在瞬间展现在每个家庭的电视屏幕上，祖国50大庆的阅兵式，全世界都能够同时收看。资源卫星、气象卫星正在高效地为人类造福。当然军事上侦察卫星的出现，使未来的战争更加神秘莫测。人类对宇宙的探索，如今有了火箭这一运载工具，把望远镜装到太空上去，于是天文卫星应运而生。天文卫星由于没有大气层阻挡，不受天气的影响，是世界各国天文学家梦寐以求的观测条件。此外载人航天从来没“旅行者”1号太空探测器携带了一个录有55种语言和90分钟的音乐集锦的磁碟向宇宙问候有停止过，他们进行各种试验，实现空间对接。这样各种各样的航天器频频上天，作为运载工具的火箭却是一次性使用，于是航天飞机也应运而生，它们完成输送人员、给养、抢修卫星等任务。美国“奋进号”航天飞机甚至出现了3名宇航员同时出舱，“捕获”滞留太空达两年之久的“国际通信卫星6／F”的壮观场景。人类在百忙之中还不忘到茫茫的宇宙中间，寻觅智能生命。美国于1972年和1973年发射“先驱者”10号和11号探测器，它带了金属制的名片，上面镌刻着表示人的一男一女的裸像，以及太阳系与地球位置的图像。5年以后发射了“旅行者”1号和2号探测器，它们带有一张“地球之声”的唱片，唱片中有中国长城和中国人家宴的双子星座计划让美国宇航员开始进行太空舱外活动（英文缩写EVA），爱德华·怀特是第一个进入太空行走的美国人。照片、60种世界语言其中有中国的普通话、粤语、厦门语和江浙话、音乐中有中国的“流水”。