※什么是三个宇宙速度
踢向上空的足球，射往高空的炮弹，为什么不能一直飞向高空离开地球？原来地球周围的物体都受到地球引力的作用，跑不出它的引力范围。
人造卫星为什么能环绕地球运转，而很久不落下来？因为人造卫星发射出去以后，以特别大的速度围绕地球运转，抵挡住了地球对它们的引力——向心力的作用，使卫星作匀速圆周运动，而不能使它们落回地面。
什么样的速度，才能使人造卫星克服地球的引力，而绕地球作匀速圆周运动呢？根据科学的计算，每秒钟跑7.9千米，并且以水平方向抛出去，就能使人造卫星环绕地球运转。这个速度叫环绕速度，也叫第一宇宙速度。如果小于这个速度，它就会被地球引力拉回来。如果以每秒11.2千米的速度飞上天，就可以克服地球的引力，成为围绕太阳运行的人造行星，或者飞到太阳系的其他星球上去。每秒11.2千米的速度，是物体能够脱离地球的速度，所以叫脱离速度，也叫第二宇宙速度。如果要飞离太阳系，到其他恒星世界去，那么速度必须达到每秒钟16.7千米，这个速度叫第三宇宙速度。
※发射卫星和飞船为什么都要用多级火箭
环绕地球飞行的人造卫星和飞船，都是用火箭把它们带到天空中去的。
怎样才能使卫星和飞船达到需要的飞行速度呢？
火箭是靠往后喷出的气体产生的反作用力前进的。气体喷出得愈快，火箭的前进速度也就越快。要达到很高的飞行速度，除了要求有很高的喷气速度外，还需要携带大量的燃料。如果喷气速度是每秒4000米，要获得每秒11.2千米的脱离速度，那么，火箭里要装等于它本身重15倍的燃料。怎样造出这样轻而又结实的火箭呢？
妥善的办法是使火箭在飞行中，随着燃料的消耗，把空余下来的船舱逐渐丢掉，这样就可以减轻在继续飞行途中的重量，大大提高飞行速度。这就是采用多级火箭的方案。现在发射的人造卫星和宇宙飞船，就是用多级火箭将它们带到空中去的。多级火箭是把两个以上的火箭，头接尾、尾接头地衔接在一起。当最末尾那级火箭燃料用完以后，它就会自动地掉下来，接着第二级火箭立即发动；第二级火箭燃料用完后也自动地掉下来，接着第三级火箭发动起来……这样就会使装在最前一级火箭上的卫星达到每秒7.9千米以上的速度，环绕地球飞行或飞出地球去。
发射卫星采用多级火箭，就是为了促进事物从量变到质变的变化，逐渐地加速度，最后取得第一宇宙速度，达到发射的成功。
※宇航员的衣、食、住是怎样的
1981年4月12日，美国航天飞机“哥伦比亚”号经过54个小时航行，绕地球36周后，安全着陆。从此以后，人类便开始了频繁的航天飞行。
航天飞机是一种往返于地球表面与近地轨道（高度为几百千米）之间，并能重复使用和载人的航天器。航天器内有可供3～17人使用的驾驶舱和生活舱。它在高于地球几百千米的宇宙飞行，人处于失重状态，所以在其中工作的宇航员的衣、食、住讲起来也饶有趣味。
先说“衣”。
宇航员穿的衣服称为“宇航服”。做宇航服用的衣料必须十分坚韧、结实。要耐高温，不怕燃料，又要耐低温。要符合这些条件，需要用一种叫做“芳纶”的特种合成纤维。用这种纤维做成的宇航服，连续屈挠弯折24小时，每平方厘米经受175千克的压力，强力仍能保持原有性能的90%。将此服投入烈火中或放置于-100℃的低温中，它仍然安全无恙。
在航行中，宇航员会受到宇宙射线的辐射，同时还会受到离子化气体，如臭氧层气体的侵蚀，因此，宇航服还需要经过防止辐射、防止透气和防止腐蚀的涂层处理。这种处理使织物表现特别平滑而又有强烈的反射功能。
此外，宇航服必须能够控制原有的服装形状，如果没有这种构形的控制力，在失重的状态下，宇航服就会产生上下、正倒不分的情况，就会发生在地面上想象不到的各种奇怪变形，从而妨碍宇航员的操作活动。
再说“食”。
宇航员的食品，都是在地面上加工好了的。先期升空的宇航员都食用一种像“牙膏”一样的袋装食品。近几年，宇航员食用方法有了改变，使用了刀叉进食。主菜包括一些美味食品，如水虾、火鸡、牛排、鸡肉面以及各种蔬菜。这些东西是脱水以后装在塑料袋中的，食用时，用一支专门的打水枪把水注入袋中，再把它放在一个轻便加热器上加热，然后便可食用了。
最后说“住”。
宇航员是在睡袋中睡觉的。睡前宇航员必须将自己捆绑在小柜上或飞行甲板的弹射座椅上，还必须戴上特制的眼罩和耳塞，帮助入睡。万一失眠，可以服用镇静剂。
宇航员的这些新奇的生活方式，都是为了适应太空里的失重情况，是被逼出来的，而生活在地球上的人一般是无法体会到的。不过如果你有机会进入宇宙实验舱，倒也可以体验体验。
※宇航员为什么会失重
宇航员失重的原因并非没有地球引力，只是因为他们不受地球引力的影响罢了。我们通常用“自由坠落”来形容这种状况。我们再来解释一下。假设我现在是站在一台天平上，天平置于摩天大楼顶层的电梯里。我可以看到我的体重读数是160磅。假定现在电梯的电缆被人切断，我随着电梯自由坠落，此时天平将显示我的体重是多少？在作出回答之前，请先想一想正在发生的状况。天平在坠落，我也在坠落，一切都是在自由坠落（空气的摩擦或其他摩擦力均忽略不计）。我现在已不再是“站”在天平上，而是随着它一起坠落。所以，我的体重读数显示为零，我没有了重量。道理很简单，此时你的运动完全是对地球引力作出的反应，没有受到任何加速度或减速度的限制。而在地面上，物体之所以表现出重量，是因为地表起到了阻隔作用于物体上的地心吸引力的作用。站在天平上，你所看到的称出的体重实际上就是地表阻隔地心吸引力时作用在你身上的等量的反作用力。
※宇航员在作太空行走时为什么不会被航天飞机落下
首先，大多数太空行走都是在宇航员被系在航天飞机上的情况下进行的，因此他们不可能被落下。而即使他们解掉系绳，他们也不会被落下，因为他们是跟航天飞机在同一轨道、以同样的速度运行着。
做一个简单的实验，就可以帮助你更直观地对此有所理解。下次乘坐汽车时，当汽车以60英里的时速前行，请你用一只手举起一枚硬币，再松开手，任其自由下落，它会落在你的另一只手上。它下落的过程约为1/8秒，在此过程中，汽车已前行了约11英尺。这时你会问自己：“车已走了11英尺，硬币怎么没撞到后窗上去呢？”答案是，硬币与汽车同步前行的速度并没有改变。它在坠落的过程中获得了向下的速度，但向前的速度没变，它跟汽车一样也在以60英里的进速前行。同理，宇航员在做太空行走之时，他也跟航天飞机一样同时在做轨道运行，即使他解掉系绳情形也不会有所改变。
※“一箭多星”是怎样实现的
“一箭多星”就是用一枚火箭同时把多颗人造卫星送上预定轨道。早在20世纪60年代，美国就用一枚火箭发射了多颗人造卫星。而前苏联曾经用一枚火箭发射过8颗卫星。我国通过科技人员的多年努力，也于1981年9月20日，成功地利用一枚运载火箭将3颗卫星送入了地球轨道。我国是世界上第四个掌握了一箭多星技术的国家。
根据要求不同，一箭多星的实现通常有两种方式。一种是将多颗卫星送入同一轨道。另一种是将多颗卫星送入不同的轨道。显然，后者工艺的实现要难于前者，对技术的要求也更高。简单地说，其实现过程是这样的：运载火箭到达某一预定轨道高度时，释放第一颗卫星，然后火箭继续飞行，到达另一轨道高度时，再释放一颗卫星，直到将所有的卫星都释放完。
※人造卫星为什么都是朝东发射的
发射人造卫星以及其他航天器时，都是朝向东面的。这是因为人们想借地球的力量，使得发射更省劲。地球的自转是自西向东的，所以顺着地球自转方向发射航天器可以借助地球转动的惯性，大大节省推力。而且，不同纬度地球转动的速度也不一样，纬度越高，速度越快，反之亦然。所以赤道地区地球转动速度最快，而南北极点的速度为零。所以，人们发射航天器多选择在赤道附近。
这和顺水行舟的道理是一样的。
当然，每个国家的地理位置不同，不可能都在赤道发射，所以要根据情况适当偏向东南或者东北。
※飞船有哪几大类
飞船，就其外形来看并不像船，有的是圆柱体外面带着“翅膀”，有的像中国古代的大钟，还有的像小孩玩的大陀螺。那为什么叫它飞船呢？这是因为它作为一个运输工具（就像船航行在大海上一样）往返于陆地与茫茫太空之间，所以，科学家们给它起了一个“飞船”的名字。
飞船按其用途分成三大类，即：不载人试验飞船（如我国的“神舟”1号～“神舟”4号）、载人飞船（如前苏联的“东方”号、“联盟”号）和货运飞船（如俄罗斯的“进步”号）。如果按其飞行轨道分，又可分为卫星式飞船、登月飞船和行星际飞船。
不载人试验飞船是为确保载人上天的安全而研制的一个过渡型飞船，它的技术状态也就是说它的结构形式、设备状况等与载人飞船基本上一致，其目的是探测太空环境，考核船内环境能否适应航天员的需要且是否安全可靠，考验飞船从发射、轨道运行和返回着陆整个过程中飞船的防护能力以及进行一系列有关技术试验等。比如，我国从1999年底开始相继发射的“神舟”1号到“神舟”4号都属于不载人试验飞船的范畴。
载人飞船是在不载人试验飞船多次实际发射的基础上，经过改进完善的最终产物，是真正的用于天地往返的载人运输工具。
货运飞船比较简单，主要是给空间站上的航天员运送补给物资，比如，燃料、水、食物、氧气以及仪器设备等，由于这种飞船上没有人，所以就没有返回着陆系统和生命保障系统，是一次性使用的飞船，像俄罗斯的“进步”号就是货运飞船。
卫星式飞船，它的运行轨道像人造地球卫星一样，是绕地球飞行的飞船。目前，除了“阿波罗”登月飞船外，大部分的载人飞船都属于卫星式飞船，像中国的“神舟”号、前苏联的“联盟”号、美国的“水星”号等。
登月飞船，顾名思义，就是专为登月而设计的载人飞船，如美国的“阿波罗”11号载人飞船。
※航天运载火箭
根据物理学知识，我们知道，要使卫星或飞船克服地球引力，进入环绕地球的轨道运行，需要达到或超过7.9千米/秒的第一宇宙速度才行；要使飞船或星际探测器摆脱地球引力的束缚，实现太阳系内的星际航行，进行科学考察，至少需要达到11.2千米/秒的第二宇宙速度才行；要使星际探测器摆脱太阳的引力，到太阳系外去银河系探索宇宙的奥秘，则必须要达到16.7千米/秒的第三宇宙速度。在目前技术条件下，要达到这么高的速度，只有利用火箭推动，而且单级火箭是无能为力的，只有依靠多级火箭。所以，运载火箭都是多级的，又细分为两级的、三级的，也有四级的。
火箭实际上是一种无人驾驶的飞行器。过去它曾经被人们用来达到各种目的，如气象学中可用火箭驱雹；军事上用火箭轰击敌方；节日庆典施放火箭焰光，等等。火箭（过去称启花或穿天猴）的原理就是动量守恒原理，作用力与反作用力成对出现的结果便产生推力而运行。火箭最早被用于军事是二战时期德国V—2火箭。以后各国都将火箭用于战略战术目的。本文主要是讨论用于宇宙航天方面的运载火箭。运载火箭又称空间运载工具。它的任务是把有效载荷（如人造地球卫星、宇宙飞船、星际探测器、太空轨道站等）送入空间轨道，去执行它们各自的使命。
※宇宙飞船
宇宙飞船是载乘航天员的航天器，它与人造卫星和探测器的主要不同点，是具有生命保障系统。目前的宇宙飞船，或者载人独自在低地球轨道飞行，或者为空间站运送替换航天员，或者载运登月航天员。载人火星飞船正在酝酿中。一般为一次性使用，将来有可能发展多次性使用飞船。但不管多次使用还是一次性使用，都是要返回地球的，所以，它们都有返回系统。
目前，还有一种为空间站运送物资的航天器，为了与人造卫星和探测器区别，叫它为货运飞船，如前苏联/俄罗斯的“进步”号货运飞船，但它没有生命保障系统和返回系统。
※空间站
空间站就是能在太空长期停留的航天器，或称“轨道站”。从前苏联把“礼炮”1号送入绕地轨道后，世界上已发射了三种类型的空间站。另外两种是美国的“天空实验室”和欧洲空间局的“空间实验室”。这三种空间站中的后两种都没有自身动力系统，因此，不能长期停留太空。
空间站的总体结构形式开始时是舱段式的，后来改为多对接口复合式，现已开始向桁架挂舱式发展。目前已上天的空间站实质上都不是永久性的。所谓“永久性空间站”是指在长寿命基础上增加轨道上的替换、补给和维修能力，使空间站的寿命延长到不再需要时为止。
因此，空间站的概念也在不断变革，从“长寿命”（5～10年）到“永久性”（无年限）是航天技术的一大飞跃和突破。有史以来，空间站上天的并不多，但空间站的重要性促使科学家们对“永久性”空间站的概念不断扩大，已突破了由单一密封舱段组成的整体，发展为一列“太空列车”的航天器群。