火箭的故乡
为什么只有火箭可以飞离地球呢？这是因为：首先，火箭的飞行速度可以达到足以逃脱地球引力的速度。其次，火箭发动机是一种反作用发动机，它不需要依靠周围介质，尽管宇宙空间没有空气，它仍然可以工作。在这一点上它与一般的飞机、汽车和轮船等运输工具不同。比如，飞机飞行时要借助空气上升；轮船航行时则要借助水的浮力；汽车或火车也需要路面和铁轨的摩擦和支撑力。火箭借以运动的物质，则完全存在于自身之中。
由于火箭有这样的特点，它可以冲出地球，飞向太空。但火箭达到这一步，却经历了一个漫长的历程。早期的火箭并不具备这样的本领。
我国是世界公认的最早发明火箭的国家，早在火药使用之前，我们的古代人已经发明了一种火箭。这种火箭是在箭头上绑一个麻布包，包里装上油脂等易燃物，在点燃之后射向目标的。直接利用火药的力量来推进的火箭，也是我国最早发明的。据说宋代（公元1000年左右）一位名叫唐福的人创制了世界上第一支火箭。
当时，甚至有人用47枚大火箭作推进坐椅飞行前进的试验。因此，国外学者称中国人是“第一个企图使用火箭做运输工具的人”。世界上也公认，最早实际应用的火箭也是在我国发明的。由于古代军事的需要，火箭技术得到了发展。明朝初的“火龙神机柜”、“一窝蜂”等已是多发火箭了。曾显赫一时的“飞空砂筒”火箭，用了可两次“点火”的一正一倒导向装置，一个作为飞去的动力，爆炸后，另一个引燃作为飞回的动力，这就是最早的两级火箭。尽管我国没能最先发明真正航天用的现代火箭，但现代火箭的原理——利用火药燃烧产生的喷射气体推动箭身飞行，却是我国古代人最早发现和利用的。
现代火箭的探索者
世界上最早科学地说明火箭原理的，是英国的大科学家牛顿。他在1678年提出的力学第三定律：“作用力等于反作用力，但方向与其相反。”科学地回答了物体受力运动的问题。但牛顿并不是专为研究火箭而提出这个定律的。此后，英国人也使用了火箭，也许是由于1766年，英国的军队在东印度遭到火箭射击的缘故。后来在反拿破仑的战争中，他们还把这种武器出租给盟军。19世纪时，诺贝尔发明了“安全炸药”，接着远程大炮也发展起来了，而且其准确度也较高。这样，火箭这个一向被人们重视的武器，渐渐被人们抛到脑后去了。
现代火箭的产生和发展是建立在大量的理论和实验研究基础上的。由于液体燃料燃烧的理论和技术问题要比固体燃料简单，所以现代火箭是从液体燃料火箭开始的。前苏联、德国、美国等国家都有在研制火箭方面取得杰出成就的代表人物。
其中最有影响的是俄国科学家齐奥尔科夫斯基，后人将他誉为“宇航之父”。齐奥尔科夫斯基最先认真地研究了火箭如何飞往宇宙的问题，1903年，他在一篇论文中提出了火箭推进的速度公式。
并且他第一个把火箭原理和航天的概念建立在科学的基础上，研究了飞船的起飞方法和条件，还想象了未来人在飞船里生活的情景。同时，他大胆地提出，采用液体燃料作推进剂的多级火箭，并建立地球以外的火箭站的设想，科学地证明了人类到太空旅行的可能性。
令人难以想象的是，这位出生在俄国一个小镇上的“宇航之父”，居然从来没有进过学校的大门。
他从小体弱多病，曾经患猩红热，病后耳朵几乎聋了，所以无法上学听课。他凭着顽强的毅力，坚持自学。22岁时，他参加了招聘中学数学教师的考试，结果成绩优异，他开始了做中学教师的生涯，并利用业余时间从事科学研究。他一生共发表600多篇论文、科普文章和科学幻想小说。然而，他的一系列研究工作并没有受到俄国统治者的重视。只是到了十月革命后，由于列宁的支持，他的天才才广为人知。
也许因为他那时已年老，所以他始终没能实现制造出他所设想的那种液体火箭的夙愿。
最早制出齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭的，是一位名叫戈达德的美国科学家。1926年，戈达德在美国的一个农场里，发射了世界上第一枚以液态氧和汽油为推进剂的火箭。这支火箭的液体燃料虽然仅燃烧了2．5分钟，推动火箭飞行了68米，但戈达德非常了解它的意义。当火箭落回地面时，他激动地说到：“这一下我可创造了历史！”确实，戈达德后来被人们誉为“火箭之父”。1926年的试验是戈达德的新的起点，在这之后，他又提出了多级火箭的理论，企图把火箭射到月球上去。但是，他的研究工作，就像齐奥尔科夫斯基最初的那样，也没有受到美国政府的重视，所以，最先实现现代火箭技术的是德国。
德国人20本世纪20年代末期就开始研制液体燃料火箭，在1933年至1936年间，先后研制出了A－1、A－2、A－3型火箭。到了1942年，德国科学家在培内明德火箭研究所试验成功了可用于实战的世界上第一枚现代化火箭——A－4型火箭。这就是后来著名的V－2导弹所用的火箭。它使用液氧——酒精作推进剂，最大速度接近每秒2千米，射程189．8千米左右，比当时的所有大炮，包括第一次世界大战时著名的“巴黎炮”的射程还要远。
A－4型火箭的成功意味着什么呢？它充分说明，当火箭可以自备氧化剂时，它的飞行高度可以不受大气的限制，能够在没有空气的外层空间飞行。
可见，人类距离飞出地球的目标已为期不远了。如果德国人此时继续研究用火箭来发射人造卫星的话，很可能人类的航天史要重写。因为此时只要把火箭的速度提高到7．9千米／秒，就具备发射卫星的能力了。但是，当一些人还陶醉在把液体燃料火箭，发展成太空飞行工具的梦想中时，在希特勒统治下的“第三帝国”又为其提出了另外的要求，即用它来制造新式武器。这是由于希特勒所感兴趣的是A－4型火箭的速度，因为它已提高到音速的6倍，这样的速度远远超过了飞机的速度，足以使实力强大的英国空军防不胜防。
1944年，希特勒下令对英国、法国等地使用“V－2”导弹。这是当时威力最大的武器，因为它能够把1吨重的炸药，高速度地送到330千米远的地方爆炸。在第二次世界大战期间，德国共发射了几千枚“V－2”导弹，其中大约有1200枚击中伦敦，使2500人死亡、6000人受伤，平均每枚导弹造成的伤亡不到10人，“V－2”导弹真是令德军大失所望。
希特勒本想凭借“V－2”导弹扭转战局，但是这种导弹的作战效果远不及飞机、坦克和大炮。因为“V－2”导弹存在两个致命的缺点：一是使用常规炸药做弹头，很不经济；二是制导不精确，命中率太低。
但是它毕竟是一种新式武器，所以受到许多军事家们的高度重视。德国在第二次世界大战中战败后，领先于同盟国7年的火箭技术，被前苏联和美国搞去了。在这方面，苏、美还进行了激烈的争夺。美国人首先占领了德国的培内明德火箭研究所，缴获了100多枚“V－2”导弹和生产设备，俘虏了包括火箭专家布劳恩在内的130名主要研究人员。前苏联则来晚一步，把剩下的导弹、工厂设施以及一些普通工程技术人员运回国内。
火箭可以做导弹、原子弹和氢弹的运输工具，它的这一军事价值在第二次世界大战以后立刻充分地显示出来。至于火箭所具有的科学价值，直到1957年第一颗人造地球卫星上天后，才被人们广泛地认识到。
冲破地球引力的束缚
水平方向投掷物体，速度越快投掷得越远。比较一下孩子们投石头和手枪子弹的飞行情况，你会马上明白这一道理。但无论子弹还是石头，它们最终还要落到地上，这是由于它们受到地球引力作用的结果。早在17世纪时，大科学家牛顿就做过这样的假想：如果我们从地球表面高高的塔上，向水平方向投一块石头，石头就会以抛物线的轨迹运动并落到地面上。如果可能的话，我们不断地提高石头的初速度，使石头运动的抛物线与地面的曲线一致，则石头就不会落到地面上，它将反复地围绕地球运行下去。实际上，这就是今天发射人造卫星的基本道理。
在牛顿以后的几百年里，人们在实践中做过多种试验。例如，利用火药火箭、飞机、固体燃料火箭等。但是任何人发明的动力，都不能达到使物体不掉下来，而绕地球做圆周运动的速度，更不用说使物体达到冲出地球引力束缚的速度了。
飞机在大气层中飞行，称作航空。人造卫星和宇宙飞船在地球大气层外的空间飞行，称作航天。
火箭由于自备氧化剂，可以保证能够在没有空气的外层空间飞行。但除此之外，航天还需要火箭具有一定的速度。科学家已计算出，要想进入宇宙太空飞行，物体必须达到“第一宇宙速度”，即7．9千米／秒。这是离开地球生物圈的最低速度，也称轨道速度。当被发射出去的物体在大气层外，获得这一速度时，这个物体将围绕地球运行。若物体在大气层外能获得11．2千米／秒的速度（也称第二宇宙速度），这个物体将摆脱地球的引力，成为太阳系中的一颗行星；若物体能达到16．7千米／秒的速度（即第三宇宙速度），这个物体将沿一条双曲线轨道运行，最终摆脱太阳的引力，飞到太阳系以外去。可见，人类要想遨游太空，提高火箭的飞行速度是最迫切需要解决的难题之一。
然而，无论怎样，要想达到这样高的速度，需要有巨大的推力。长期以来，人们为此付出了巨大的代价。直到1957年前苏联成功地发射第一颗人造地球卫星时，第一宇宙速度才被达到。一艘火箭的推力大小，主要是由它所装载的燃料量来决定的，因为火箭发射时的重量的90％几乎都是燃料的重量，所以，由火箭的总重量便可推测出火箭的推力。比如，迄今最大的火箭是美国1967年造的“土星五号”，这个巨大的火箭在地面矗立起来高达110多米，直径大约10米。它由三节火箭组成，顶部装有电子计算机，负责指挥各级火箭发动机的点火、熄火等工作。由于它的体积太大，光是把这几部分运送到火箭发射场，就是一项非常困难的工作。为此，人们特制了一条巨大的驳船，通过水路来运输。“土星五号”火箭的第一级使用的发动机，就具有690吨的推力，而该火箭安装了5部这样的发动机。可见，发射火箭是多么不容易的事啊！目前，火箭技术仍在继续发展着，例如，最近人们提出了一种由涡轮火箭发动机和冲压式火箭发动机组成的综合式火箭发动机的设计方案。此外，人们还在研制原子能火箭发动机，利用核能做动力。
可以预言，火箭为人类冲出地球，走向太空，将作出更大的贡献。
人造地球卫星上天
运载物体的火箭又称运载火箭。运载火箭不仅可以运载导弹头，还可以运载人造地球卫星。所谓卫星，就是指能绕行星运动的星体。比如月亮就是地球的卫星。当火箭达到第一宇宙速度时，它就可以保持绕地球运动，这时它所运载的科学装置就称为人造地球卫星。
人造地球卫星的本领可大了！它能够进行军事侦察、探测地球资源和考察其他星球。当侦察卫星与赤道成60～70度的夹角环绕地球飞行时，一昼夜可绕地球飞行16圈，能将整个地球扫描一遍，并可拍摄出清晰的地面照片，通过电视系统发送回地面。
当今的时代暴露于地面的物体已不再是秘密的了。
