人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度.
第一宇宙速度（V1） 航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度.按照力学理论可以计算出V1＝7．9公里／秒.航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1.
第二宇宙速度（V2） 当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称逃逸速度.按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2＝11．2公里／秒.由于月球还未超出地球引力的范围,故从地面发射探月航天器,其初始速度不小于10．848公里／秒即可.
第三宇宙速度（V3） 从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度.按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3＝16．7公里／秒.需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致,所需速度就要大于16．7公里／秒了.可以说,航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的惟一要素,目前只有火箭才能突破宇宙速度.
由于航天器在地球稠密大气层以外极高真空的宇宙空间以类似自然天体的运动规律飞行,所以实现航天首先要寻找不依赖空气而又省力的运载工具.
火箭本身既携有燃烧剂,又带有氧化剂,能够在太空中飞行.但要挣脱地球引力和克服空气阻力飞出地球,单级火箭还做不到,必须用多级火箭接力,逐级加速,最终才能达到宇宙速度要求的数值.
现代运载火箭由箭体结构、动力装置、制导和控制系统、遥测系统、外测系统、安全自毁和其他附加系统构成,各级之间靠级间段和分离机构连接,航天器装在末级火箭的顶端位置,通过分离机构与末级火箭相连；航天器外面装有整流罩,以便在发射初始阶段保护航天器.
运载火箭的技术指标,包括运载能力、入轨精度、火箭对不同重量的航天器的适应能力和可靠性.航天器的重量和轨道不同,所需火箭提供的能量和速度也各不相同,各种轨道与速度之间有一定的对应关系.如把航天器送入185公里高的圆形轨道运行所需的速度为7．8公里／秒；航天器进入1000公里高的圆形轨道运行所需速度为8．3公里／秒；航天器进入地球同步转移轨道运行所需速度为10．25公里／秒；航天器探测太阳系所需速度为12～20公里／秒等.直到今天,只有依靠火箭才能突破宇宙速度,实现人类飞天的理想.
