現在火箭都是多級火箭，最多的有四級，最少的也有一級半，之所以沒有單級火箭的原因是單級火箭的最大飛行速度達不到第一宇宙速度，根本不能將航天器送入軌道（就算送入軌道也會以因為速度太低墜落回地面）。目前最好的單級火箭，最大速度也只能達到5～6千米/秒， 遠遠達不到第一宇宙速度的目標。多級火箭是指由兩個或兩個以上的子級連線起來並依次工作的火箭，簡稱多級火箭。多級火箭的級間聯接方式可分為串聯式、並聯式和串並聯式。火箭作為一種航天運輸工具，目的是將航天器準確送入預定軌道，所以火箭的效能決定了航天器能不能準確入軌。舉個例子比如火箭將航天器送入軌道時的速度遠遠低於第一宇宙速度那麼航天器就會因為速度太低而落回地面；如果航天器進入軌道的速度在第一宇宙速度與第二宇宙速度之間，才能算是發射成功，因為這個時候航天器受地球引力的影響在圍繞著地球做橢圓形圓周運動。當然這些只是地球衛星的發射要求，像飛船、空間站、導航衛星這些圍繞地球運轉的航天器的飛行速度都是在第一和第二之間的。如果發射的是月球或者火星探測器那這些航天器的最大飛行速度必須超過第二宇宙速度以擺脫地球引力才能在太陽系的其他七大行星之間遨遊；如果航天器想要飛出太陽系那最大飛行速度必須超過第三宇宙速度才能擺脫太陽的引力。由此可以看出，火箭的末速度必須達到第一宇宙速度，才能將航天器發射到太空中而不會落回地球。而火箭的最大飛行速度由兩個因素決定，一個是發動機的效能，另一個是火箭的結構設計。

發動機的效能主要評判的依據是比衝（單位推進劑的量所產生的衝量），現在火箭發動機種類大體分液體和固體兩種，液體火箭中主要分為傳統的四氧化二氮/偏二甲肼火箭發動機、液氧/煤油火箭發動機、液氧/甲烷火箭發動機、液氫/液氧火箭發動機，其中第一個由於偏二甲肼屬於劇毒燃料不環保現在已經不再研發了，目前也只有中國的長征2/3/4系列和俄羅斯的質子系列採用；目前主流的是第二個液氧/煤油發動機，由於煤油製取簡單便宜，而且這種發動機效能還是很不錯的，火箭發動機推力可以做的很大，但是燃燒室容易結焦，所以需要掌握高壓補燃/分級燃燒技術，而這一技術目前只有俄羅斯和中國掌握，也只有掌握了高壓補燃/分級燃燒技術才能製造出大推力的液氧/煤油發動機。像前蘇聯時期研製的RD170液氧/煤油發動機的最大推力達到了800噸。當然前蘇聯的液氧/煤油發動機效能好也和其採用的的煤油含硫量低所以不易結焦有很大關聯。第三個液氧/甲烷發動機是目前正在研發的火箭發動機，相比液氧/煤油發動機其比衝更高，也不容易結焦。像美國spaceX正在研發的“猛禽”發動機海平面最大推力達到了310噸，其對手亞馬遜貝索斯旗下的藍色起源的BE4推力也達到了280噸，不過目前所有的液氧/甲烷發動機都處於技術驗證階段，還沒有進行過實質性發射試驗，不過在未來液氧/甲烷很可能會成為主流的火箭發動機。第四個液氫/液氧發動機雖然比衝是這四個中最高的，但是成本高技術複雜，而且液氫/液氧屬於低溫液體，儲存難度大，也更容易爆炸出事。其次是液氫的密度太低了，要想攜帶足夠的液氫那火箭整體質量就很大（想一下美國太空梭下面那個橘黃色的大罐子裡面主要就是液氫），火箭的發射效率就不高。現役推力最大的氫氧發動機就是美國的RS68發動機了，最大推力達到了280噸。其次是火箭的結構設計，由於單機火箭的最大飛行速度達不到第一宇宙速度，所以火箭都設計成了多級火箭，多級火箭按照組合方式可分為串聯式、並聯式和串並聯式。火箭在飛行的過程中，要想提要效率就要努力降低質量。質量輕了火箭就飛的快了。比如火箭最下面的一級火箭燃燒完畢後，二級火箭點火如果繼續攜帶者已經沒有的一級火箭，那火箭的總質量就沒有變化，火箭要想提高飛行速度二級火箭發動機就需要付出更大的推力才行，那需要的燃料也更多，這就是一個惡性迴圈，所以把沒用的一級火箭扔掉後用剩下的燃料所發出的能量，只用來加速沒被扔掉的部分，工作一段以後，再拋掉這部分部分空殼。依次迴圈下來在飛行過程中隨時把沒用的空殼扔掉，更多的能量被用來加速需要加速的部分——衛星或飛船等航天器，火箭就可以以最小的代價得到更高的速度，也就能滿足達到第一、二、三宇宙速度的要求了。 一般來講，多級火箭所能達到的最大速度約等於每級火箭所能達到的最大速度之和。但是火箭的級數不能無休止增加，因為隨著級數的增加，火箭的構造變得過分複雜，而且整個火箭也會很龐大，使用上非常困難。所以級數不可能很多，目前的火箭，一般都在三級左右，很少有超過四級的火箭（重型火箭都在三級左右，只有一些小型火箭為了提高運載力會採用四級結構設計）。所以並不是人類不想用單級火箭發射航天器，只是目前受限於火箭發動機的效能不足的問題，只能採用多級火箭結構設計來達到更大的飛行速度的要求，也許在未來火箭發動機的技術有了長足進步後會有單級火箭出現吧，而目前最少的級數也只有一級半，像中國正在研發的長征5B就是一級半結構，主要用於近地軌道的航天器發射，但是單級火箭也有缺點，比如火箭加速度太快，如果是載人航天那就不適用了。

美國上世紀90年代搞過一個單級入軌完全重複使用火箭，叫X-33,採用液氫液氧火箭發動機，因為只有氫燃料的比衝能滿足單級入軌需求。

但前提是結構重量必須小於起飛重量的10%，所以美國專門研製了蜂窩結構複合材料液氫儲箱，但技術難度太大，最後專案失敗了。

現在各國考慮的是過渡方案，先發展兩級入軌可重複使用火箭，再發展單級入軌重複使用火箭。

其實單級就能把載荷送人軌道一直是人類航天的夢想。在過去，由於火箭發動機推力不足，在短時間內無法達到入軌的速度，而如果要要延長髮動機的工作時間，則必須把燃料箱做得很大，這就增加了“死重”，所以長期採用多級火箭的模式，用完一段扔一段。而現在，單級入軌已經出現端倪，那就是空天飛機。

空天飛機是在吸收傳統飛機和太空梭兩者優點的基礎上發展起來的新概念飛行器。在傳統的航空、航天領域中，飛機和太空梭分別在兩個不同的領域——大氣層的內、外活動，前者重複使用的間隔時間短、成本低，後者重複使用的間隔時間長、成本高。空天飛機正是集中了兩者的優點，既能像普通飛機一樣水平起飛，以高超聲速在大氣層內飛行，又能直接加速進入地球軌道，成為航天器，返回大氣層後，又能像普通飛機一樣在機場著陸，重複使用。

其實空天飛機的概念在八十多年以前就已經出現，1933年維也納技術學院的歐根·桑格爾博士在《火箭飛行技術》一書中首次提出“火箭飛機”概念——它能以10馬赫的速度在70千米高度飛躍20000千米以上的距離。桑格爾隨後應邀赴德，開始了相關課題的研究。二戰中，納粹德國曾在火箭飛機的基礎上研製全球轟炸機“銀鳥”，以跨洋攻擊美國本土戰略目標。其設想的作戰流程為：轟炸機在3000米長的斜軌上由助推火箭推升至空中，飛機的速度達到1930千米/時。升空後，飛機自身火箭發動機將飛機推升至145千米的高度，此時飛機的速度為22100千米/時。隨後飛機緩慢下降，進入稠密大氣層後，機翼再次產生升力，飛機動力開啟，再次爬升，其後重複此過程。據推算，該轟炸機的航程可達到19000~24000千米，可以將4000千克的炸彈投擲到美國。投彈完成後飛機繼續向東飛行，著陸在日本控制的太平洋地區。但由於該方案在實際開發中暴露出很多難題，最終被束之高閣。

現在的空天飛機設計方案主要有單級入軌型。單級入軌型採用混合動力裝置，即將航空、航天飛行發動機裝在同一架飛機上，一般採用空氣噴氣發動機和火箭噴氣發動機組合，空氣噴氣發動機在前，火箭噴氣發動在後，串聯成一體，其典型代表為美國X-30國家空天飛機。起飛時採用空氣噴氣發動機，如常規飛機一樣從機場水平起飛，飛至高空後，空氣噴氣發動機熄火，火箭噴氣發動機開始工作，推動飛機進入近地軌道。降落時，兩部發動機的工作順序與起飛時相反。

目前，各國都在爭相研製自己的空天飛機，如美國的X-37B，以及中國的“神龍”、“組合動力飛行器”專案等。空天飛機可執行的任務中，就包括了釋放和回收衛星，所以在未來單級入軌將不是夢想

如果有一天單節火箭能做到現在多節的能力，那麼還是會利用這個單節技術把單節分成多節，可以更有效利用推力，減小載荷。

也就是說在相同技術條件下，多節總比單節更經濟有效。

除非技術實在太牛逼，可以整體起飛整體返回

先去學習一下齊奧兒科夫火箭公式。

火箭最後能達到的速度取決因素之一是開始點火和最後時刻的質量比，目前的材料技術無法用單級火箭達到足夠的質量比，結構重量還是太多。

所以要用多級火箭，把沒用的箭體扔掉。到最後輕裝上路。