登天，首先要有克服地球引力的交通工具。20世纪初，就有形形色色关于宇宙梯、空间桥、通天塔的设想。自从齐奥尔科夫斯基第一个提出应用火箭实现征服太空的方案之后，科学家们就开始集中力量进行架设通向太空的天梯的实践。经过半个世纪的研究和试验，人类首先突破了运载火箭这一大难关，开辟了通向太空的道路。
从20世纪50年代末以来，世界各国研制出了数十种运载火箭，其中无论是运载火箭的种类和数量，还是火箭的运载能力，前苏联和美国都各列前茅。但自70年代开始，中国、法国、日本等国的运载火箭相继研制成功，从而打破了苏、美在航天领域的独霸局面。今天，除了前苏联的天顶号、旋风号、质子号、能源号运载火箭，美国的宇宙神、德尔它、大力神、土星系列运载火箭著称于世外，中国的长征系列火箭、欧洲空间局的阿丽亚娜系列火箭、日本的N系列和H型火箭已崭露头角，从地球上崛起。
一、中国古代火箭的发明
1957年，前苏联第一颗人造卫星发射成功。1969年，美国“阿波罗”载人宇宙飞船登月成功。它们标志着人类开始进入航天时代。
航天飞行器都是依靠火箭发射的。然而，作为发射航天飞行器的基础技术——火箭，却是古代中国劳动人民发明创造的。
多管火箭炮
“火箭”这个名称，最早出现在中国三国时代。蜀汉建兴七年（229年），丞相诸葛亮率兵攻打陈仓（今陕西宝鸡市东）。魏国守将郝昭指挥士兵用火箭冲架云梯攻城的蜀军怒射，云梯燃烧，蜀军受挫。不过，魏将郝昭使用的火箭只是在箭杆上绑上易燃引火物，点燃后靠弩弓放射出去的，这还不是我们所说的火箭。我们所说的火箭，是靠自身携带的燃料燃烧产生的气体喷射的反作用力推进的。它跟火药的发明密切联系在一起。
火药是举世闻名的中国古代四大发明之一。它是中国古代道家在炼丹过程中发明的。火药的起源，可以追溯到西晋时期。晋代有位著名的道士，叫葛洪。在他撰写的《抱朴子·仙药篇》里有用雄黄、硝石、猪大肠油和松脂共炼丹药的记载。雄黄含有大量的硫，硝石是强化剂，猪大肠油和松脂含有炭，硫、硝、炭是火药的基本成分，这实际上已经是一种火药了。迄今为止，有可考的最早的火药配方，保存在唐元和三年（808年）清虚子撰写的《铅汞甲庚至宝集成》卷二之中，称“伏火矾法”。其内容为：“硫二两，硝二两，马兜铃（草药，烧燋即炭）三钱半。……入药于罐内与地平。将熟火一块、弹子大，下放里面，烟渐起。”中唐时期的《真元妙道要略》一书里记载：“以硫黄、雄黄合硝石并密烧之，焰火烧手面及烬屋舍者”；“硝石……生者不可合三黄（即硫黄、雄黄和雌黄）等烧，立见祸事。”可见当时人们已经知道火药燃烧和爆炸的性能。中国人民至迟在9世纪已发明了火药。
火药发明以后，很快就应用于军事方面，相继出现了一系列火药武器，其中之一是“火箭”。它的构造是在一支普通箭杆上绑住一个火药筒，火药筒后部有根引火绳，火药燃烧产生气体，借助气体后喷的反作用力，箭飞向前方。这跟现代火箭发射的原理是相同的。这是世界上最原始的火箭。969年，北宋军事机关曾经试验过火箭。975年，宋太祖灭南唐，就使用火箭作战。1000年，北宋神卫水军队长唐福曾因制造火箭等武器受到朝廷嘉奖。
火药武器的出现，受到军事家们的高度重视，发展很快。宋朝的火箭全是单发的，点燃一根火绳发射一支火箭，叫单发箭。到了明代就出现了多发火箭，点燃一根火绳，可以发射出几支、几十支，甚至上百支火箭。多发火箭种类很多，如五虎出穴箭（5支）、火弩流星箭（10支）、火龙箭（20支）、长蛇破敌箭（30支）、一窝蜂（32支）、群豹横奔箭（40支）、百虎齐奔箭（100支）、神火箭牌（100余支）等等。
16世纪中叶，人们又发明一种新式火箭，名叫“火龙出水”。关于“火龙出水”，在明代后期出版的《武备志》、《火龙经》等兵书中都有记载，并附有图样。
这种新式火箭采取龙的形象，其目的在于壮声势，惊敌人。据《武备志》介绍，它的制造方法：先截取一根五尺长的毛竹，去节，刮薄，作为龙身；再用木头雕成龙头、龙尾，分别安装在龙身前后，这样就成为一条龙。龙腹内装有几支单发式火箭，把它们的引火绳总连在一起，从龙头下面的孔洞中引出来。又在龙身的前、后两部，分别倾斜安装上两支大火药箭，把的引火绳也总连在一起。最后，把龙腹内引出的总引火绳连在前部两个火药筒的底部。这样，一个火龙出水的新式武器就完成了。
火龙出水用于水战，面对敌舰，点燃安装在龙身上的四支火箭，这是第一级火箭，它能推动火龙在水面上飞行二三里远；待第一级火箭燃烧完毕，就自动引燃龙腹内的火箭，这是第二级火箭，这时，从龙口里飞出的火箭射向敌人，焚烧敌舰。
1981年，在加拿大渥太华市举办的中国古代传统工艺展览会上展出了“火龙出水”模型。许多外国学者观看之后，都惊叹中国古代军事科学家的聪明才智，认为这种以火箭为动力，飞翔于水面上的海战武器，可以说是现代鱼雷的雏型。还应当看到，火龙出水的发射原理跟现代多级火箭发射的原理是相同的，也可以说它是现代多级火箭的始祖。
在人类的历史上，世界各民族都创造过很多飞行太空的神话故事。黄帝乘龙升天和嫦娥吞药奔月的神话，表达了古老的中华民族企图借助自然物的动能遨游太空的理想。后来，战国时期墨翟作“竹鹊”，东汉时代张衡制“木雕”，反映了随着科学技术水平的发展，人们企图研制人工飞行器，去实现遨游太空的理想。然而，他们的努力都失败了。
火箭发明以后，给人们实现遨游太空的理想带来了新的希望。如前所述，明代中期的万户发明了一种可以操纵的飞行器，很像两条连在一起的飞蛇，上面有坐椅，坐椅后面紧连着一个特制的木架，木架上安装着47支巨型火箭。据说，有一天，万户坐在坐椅上，手持两把大蒲扇，叫人点燃47支火箭，想借助火箭的推力和蒲扇扑动的力量飞向太空。可惜，这次试验失败了。一声巨响，火箭爆炸了。在火光和硝烟中，这位勇敢的发明和实验者献出了自己宝贵的生命。
万户的实验当时在中国似乎没有引起重视。但是，当时一些在中国游历的外国人却对这件事情发生了浓厚的兴起，把它记录下来。有的记载说他手里拿着的是两只大风筝，有的记载说他手里拿着的是两把大蒲扇；有的记载说乘坐的是木椅，有的记载说他乘坐的雪橇。但是，他们所记载的故事的基本内容是一致的。结合当时的背景去分析，中外学者都认为，这个故事是可信的。
国际天文学联合会月面环形山命名工作小组为了永远纪念万户这位火箭技术的发明家和开拓者，以他的名字命名了月球上的一座环形山。这座山位于东方海、赫兹史普隆（外国天文学家名）环形山、科洛列夫（外国宇宙火箭专家）、阿波罗（纪念阿波罗飞船登月成功）环形山之间，居这五座环形山之首。
二、中国最早的载人航天
最早的载人航天应是约600年前的万户飞天。
美国火箭学家赫伯特·S·基姆（Herbert·S·Zim）在1945年出版的《火箭和喷气发动机》（RocketsandJets）一书中提到，“约当14世纪之末，有一位中国的官吏叫万户，他在一把座椅的背后，装上47枚当时可能买到的最大火箭。他把自己捆绑在椅子的前边，两只手各拿一个大风筝。然后叫他的仆人同时点燃47枚大火箭，其目的是想借火箭向前推进的力量，加上风筝上升的力量飞向前方。”
基姆在书中并没有提到“万户飞天”一事的来源。国内清华大学教授刘仙洲首先将其翻译为中文，后来“万户飞天”的故事以各种形式被广泛引用。在前苏联、德国、英国等国的火箭专家的一些著作中，也提到了这件事。在20世纪70年代的一次国际天文联合会上，月球上一座环形山被命名为“万户”，以纪念“第一个试图利用火箭作飞行的人”。
三、向太空进发
俄国科学家齐奥尔科夫斯基最早提出采用火箭飞行太空的思想。他在1903年发表的《利用喷气装置探索宇宙空间》论文中，科学地阐明了火箭原理和航天环境，建立了火箭推进的速度公式，畅想了利用火箭发射载人飞船的活动。1919年，美国“火箭之父”戈达德在《一种达到极端高度的方法》一书中，论证了利用火箭探索太空并飞往月球的途径。1923年德国火箭始祖奥伯特在《飞往星际空间的火箭》的小册子中，进一步论述了火箭脱离地球引力飞出地球到行星际空间的科学方法。这些宇航先驱者都认为火箭是通向太空的理想交通工具，因此现代火箭受到许许多多科学家的青睐，并作为一门新兴技术迅速发展起来。
迄今为止，火箭之所以被看作是航天的理想工具，是因为它的动力装置自带燃料和氧化剂，不仅因其自带燃料而能够逐渐加快飞行速度，而且还因其自带氧化剂而能够在没有空气的宇宙空间继续进行燃烧，这样才能使火箭发动机保持不断产生喷气反作用力，推动宇宙飞行器而进入太空飞行。目前投入使用的航天运载火箭都采用化学燃料作为动力来源，这种化学燃料一般分为固体和液体两种。尽管古代中国的火箭早就使用称为火药的固体燃料，这种固体火箭结构简单，制作容易，但一旦燃烧起来，控制它就比较困难，往往形成剧烈的爆炸；而液体火箭利用阀门可以自由调节燃料的流量，便于控制它的燃烧和喷射速度。因此，齐奥尔科夫斯基指出：“液体燃料火箭比固体燃料火箭更适宜于宇宙飞行。”实际上，最初液体火箭的发展确实占有明显的优势。人们发现，目前大多数运载火箭就使用液体燃料，只有一部分多级火箭中的第一级助推器或上面级发动机才使用固体燃料，也有个别小型运载火箭几级都用固体燃料。当然，由于火箭技术及其相关领域的不断完善和进步，固体火箭和液体火箭因各有其明显的特点而在竞相发展。
科学家们在寻求建造作为天梯的火箭的过程中，发现单级火箭无论采用固体或液体燃料的性能多么好，按照现在的先进技术所能达到的最大速度大约为每秒45公里至6公里，这就是说，根本达不到把卫星送上地球轨道所需的每秒79公里的第一宇宙速度。那么，怎么解决这个难题呢？在现有条件下，还是齐奥尔科夫斯基想出了一个绝妙的办法：建造被称为“火箭列车”的多级火箭。这种多级火箭由两节以上的火箭串联或并联组成。并联一般用于第一级火箭，以加大整个火箭的起飞推力。“火箭列车”从地面开出时，最先第一节火箭点火，达到一定速度后燃料耗尽自动脱落；这时第二节火箭点火，加大速度继续飞行，燃料用完后关机而自行脱离；然后第三节火箭接着点火飞行，直到速度提高到所需数值，把卫星或飞船等有效载荷送入预定轨道。当然，航天运载火箭不是级数越多越好，因为多加一级，不仅制造工艺和级间分离等技术多一层困难，而且所能增加的速度也有一定限制，最多只能比单级火箭的速度大70％。现在一枚三级火箭能达到的速度比单级火箭已超过45％。因此，限于各种因素，目前的多级火箭都选在二级至四级之间，一般用三级的最多，也最为适宜。从最初的单级火箭问世，到后来多级火箭的使用，经历了漫长的半个世纪，人类终于借助齐奥尔科夫斯基设想的“火箭列车”驶进了太空的大门。
四、第一架通向太空的天梯
第二次世界大战后，根据齐奥尔科夫斯基关于“火箭列车”的设想，前苏联在俘获一批德国火箭技术人员和缴获V—2火箭资料的基础上，继续推进由齐奥尔科夫斯基开创的火箭技术研究计划，加紧架设第一架步入太空的天梯。
经过10年的发展，前苏联在拥有强大的洲际导弹的同时，研制成了远程运载火箭。1957年8月27日，前苏联塔斯社突然发表公告称：世界上一枚多级远程弹道火箭发射成功。火箭试验进展顺利，完全证实计算和所定的结构是正确的。经过短时间的远距离飞行之后，火箭在预定区域降落，完成了一次前所未有的试验飞行。这一消息对于未来的宇宙飞行具有非凡的意义。但是当时人们并不知道架设这第一座天梯的总设计师是谁，若干年之后，在一些报刊中才逐渐披露出火箭大师科罗廖夫对于开辟航天之路作出的卓越贡献。谢尔盖·巴甫洛维奇·科罗廖夫可以说是将人类的航天理想变为现实的第一个开拓者。他于1907年1月12日诞生在乌克兰瑞特米尔城的一个教师家庭，9岁时随父母迁居敖德萨，在离他家不远的地方驻扎一支飞行中队，几乎天天都可以看到飞机表演，这在他幼小的心灵里播下了飞行的种子。在青年时代他信奉一句座右铭：既要造出飞行器，又要驾驶它上天飞行。科罗廖夫在著名的莫斯科包曼高等工业学院学习期间，就成为飞行设计大师图波列夫的学生，后来又在齐奥尔科夫斯基的指导下，参加组建前苏联早期的火箭喷气推进研究小组的工作。
