所謂宇宙速度就是從地球表面發射飛行器，飛行器環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度。早期，人們在探索航天途徑時，為了估計克服地球引力、太陽引力所需的最小能量，引入了三個宇宙速度的概念。假設地球是一個圓環，周圍也沒有大氣，物體能環繞地球運動的最低的軌道就是半徑與地球半徑相同的圓軌道。這時物體具有的速度是第一宇宙速度，大約為 7.9 千米/秒。物體在獲得這一水平方向的速度以後，不需要再加動力就可以環繞地球運動。

理論和實踐證明，火箭飛行速度決定於火箭發動機的噴氣速度和火箭的質量比。發動機的噴氣速度越高，火箭飛行的速度越高；火箭的質量比越大，火箭飛行能達到的速度越高。火箭的質量比是火箭起飛時的質量（包括推進劑在內的質量）與發動機關機（熄火）時刻的火箭質量（火箭的結構質量，即淨重）之比。因此，質量比較大，就意味著火箭的結構質量小，所攜帶的推進劑多。火箭可分為單級和多級，多級火箭又可分為串聯、並連聯、串並聯相結合，一般來說，火箭級數越多它的動能越大，但是理論計算和實踐經驗表明，每增加 1 份有效載荷，火箭需要增加 10 份以上的質量來承受，隨著火箭級數的增加，使最下面的一級和隨後的幾級變得越來越龐大，以致於無法起飛。多級火箭一般不超過 4 級。

所以如果火箭攜帶的能量不足以使火箭達到第一宇宙速度時，它肯定要掉下來，一般情況下染料肯定是充足的，不可能為了節約這麼點燃料造成發射事故的。

火箭發射升空在進入同步軌道階段就達到第一宇宙速度7.9千米/S ，如果不能達到這個速度，火箭就會被地球引力拉回失速墜落。

第一宇宙速度說簡單是簡單，但是容易誤解。火箭要入軌不只要看速度，還要看速度的向量，軌道高度。高中知識會學到第一宇宙速度，指的是火箭貼近地面飛行，在沒有大氣的情況下可以以圓形軌道環繞地球持續執行時的速度。

這裡有常見的誤區，有些不好好聽講的同學會誤以為比這個慢就上不去太空。事實上越靠近地面，需要的環繞速度越快，火箭需要提供的能量越少；火箭最終越高，則速度越慢，但是需要火箭提供的能量越多。

例如國際空間站距離地面四百多公里，環繞速度是7.8公里每秒，比第一宇宙速度還低。地球同步軌道的衛星高度三萬五千公里，環繞速度大約只有3公里每秒。

我們來舉個例子幫助理解一下。我們發射的角度垂直一些，如下圖所示。那麼火箭雖然在進入太空時速度達到甚至高於7.9公里每秒，那麼依然沒辦法脫離地球，還會高拋一段，再被拉回來。

如果想要不掉下來，那麼不但要加速，還要換方向加速。讓軌道在高點圓化是比較節省燃料的方式。

如上圖所示，V1的速度可能大約等於7.9米每秒，也就是第一宇宙速度。如果這個火箭想去更高的軌道，就在V2那點加速，加速後，V2大於第一宇宙速度，進入橢圓轉移軌道。

等到上升到V3那個點時，速度又小於7.9米每秒，而且可能小很多。此時需要加速到V4進入圓形軌道，但是V4也小於7.9公里每秒，因為此時軌道高度已經比較高了，不是地面高度了。

所以上圖中V2＞V1≈7.9米每秒＞V4＞V3。

現代火箭研發都遵循著齊奧爾科夫斯基公式中的“多級火箭”發射模式產生，首先假設地球是一個圓環，周圍也沒有大氣，物體能環繞地球運動的最低的軌道就是半徑與地球半徑相同的圓軌道。這時物體具有的速度是第一宇宙速度，大約為 7.9 千米/秒，也就是說從理論上而言，任何飛行器要想一直圍繞地球做圓周運動並不掉回地球，其最小飛行速度不得低於第一宇宙速度 7.9 千米/秒。但是要想直接把火箭一次性加速到第一宇宙速度，就需要攜帶更多的推進劑，這就要求火箭貯箱要造得更大、更厚、更結實，避免飛行時的惡劣環境，但是這樣做的話火箭自身的質量比就做不上去，畢竟以人類現有的技術研發出來的單級火箭無論採用效能多麼好的固體或液體燃料，其末端所能達到的最大速度也只有每秒6千米左右，根本達不到第一宇宙速度要求，所以這也是多級火箭催生的原因所在。當然隨著飛行高度的增加，地球引力也在逐漸下降之中，這時環繞地球飛行的航天器所需要的飛行速度要求也會有所降低，也就是說當所有航天器都是在距地面很高的大氣層外飛行時，實際上它們的飛行速度都比第一宇宙速度低一些。那麼如何縮小單級火箭最大飛行速度與第一宇宙速度之間的速度差呢？其實方法也很簡單，就是想法設法延長一級火箭的工作時間。而在這種背景下就催生了所謂的“一級半”結構的火箭。首先解釋一下什麼是“半級”火箭，大家都知道火箭級數最多不會超過4級，常見的主要有二/三/四級結構的各種型別火箭，其實所謂的半級就是指的就是“火箭助推器”，因為只要想法設法延長一級火箭的工作時間和同時降低火箭自身的重量，就能提升火箭的載荷。具體來說的話早期的單級火箭還沒有助推器，火箭在末端發動機關閉的狀態下，已經不用的燃料箱和火箭發動機都算是火箭自身的質量，從而降低了火箭自身的質量比，以至於單級火箭的最大飛行速度不會超過6KM/S。但是如果將火箭一級芯級和助推器同時點火升空，然後在助推器工作完畢後扔掉，並且保持芯級火箭發動機工作時間比助推器工作時間更長的話，就能提高火箭的質量比，從而提升一級火箭的末端飛行速度，這樣設計的話，一級半結構的火箭就能夠達到第一宇宙速度最低要求。也就是說，正常情況下火箭發射升空扔掉助推器後，芯機發動機停機時火箭會達到第一宇宙速度。舉例來說，像我國此前發射成功的長征5B重型運載火箭就是典型的“一級半”結構，具體地說長征五號運載火箭5米直徑芯級使用了2臺50噸級的YF-77液氧液氫發動機，芯級外部捆綁4個3.35米直徑助推器，4個助推器各安裝了2臺120噸級的YF-100高壓補燃液氧煤油發動機。在發射點火時助推器和芯級都在地面點火，此時火箭起飛總推力最大來完成點火起飛過程。在整個飛行階段中火箭助推器上的液氧煤油火箭發動機只工作約180秒，完成後即透過炸燬連結螺栓實現助推器分離。而芯級的氫氧火箭發動機則工作時間約460秒，此時因為沒有助推器所帶來更輕的火箭自身重量和延長的火箭發動機工作時間雙重優勢下，長征5B運載火箭直接在不需要使用額外助推力的情況下，就能達到第一宇宙速度，從而實現低軌高達25噸的運載力。試想一下如果不使用這種延長芯級工作時間的“一級半”發射模式，額外再設定二級結構的話，首先額外設計的二級結構在一級火箭工作時會成為不變的發射載荷，那麼在一級載荷不變的情況下，多出的二級肯定會降低火箭自身的發射載荷，也就達不到25噸的最大低軌道運載能力了。所以這也是為什麼要想發射成功，火箭級數不得低於“一級半”的原因所在。當然採用一級半的火箭如果在芯級發動機停機前，此時火箭的飛行速度仍然沒有達到第一宇宙速度最低要求的話，要麼直接放棄宣佈火箭發射失敗，讓衛星因為飛行速度不夠高度逐漸降低，最終與大氣層摩擦墜毀了。要不就得采用補救的方式來，畢竟一顆中大型衛星的造價最低都得好幾億美元，而補救方法就是先將衛星發射到低軌道上，然後藉助衛星自身的動力加速提升到預定發射軌道上實現間接入軌。但是這種額外消耗衛星燃料的方式會降低衛星的在軌執行時間，不過隨著航天器“太空燃料補給”技術的成熟，這種間接入軌的風險也小了很多。額外補充一句就是，這種依靠衛星發動機二次間接入軌除了會降低衛星在軌執行時間外，因為衛星上的燃料和發動機推力只滿足於自身定期加速使用，推力小的同時也不能長期開啟執行，所以對於那些離預定軌道差距較大的航天器而言，就算能採用這種二次間接入軌的方式補救，也會直接宣佈火箭發射失敗。