由于卫星以7.9千米/秒的速度飞行会受到很大的阻力，并且与空气摩擦会产生数千摄氏度甚至上万摄氏度的高温，从而烧坏卫星，因此，必须把卫星的轨道选在稠密大气层以外，即120千米以外的高空，这时空气密度只有地面的几千万分之一了。
卫星是怎样上天的
卫星是通过发射上天的。目前有三种发射卫星的方法，一是通过多级火箭发射；二是用航天飞机发射；三是用飞机发射。
通过多级火箭发射
所谓多级火箭就是由几个单级火箭组合而成的运载火箭，在目前的技术条件下，单级火箭最终速度只能达到4～7千米/秒。所以，世界各国都采用多级火箭发射卫星。从理论上讲，火箭的级数越多所能达到的速度就越快。但是级数越多，结构就越复杂，可靠性也就越低。所以在满足速度要求的条件下，尽量使级数减少。根据目前情况，发射低轨道人造地球卫星，一般用二级或三级火箭，而发射椭圆轨道卫星、地球同步卫星多用三级或四级火箭。
用航天飞机发射
航天飞机是可重复使用的往返于太空和地面之间的航天器。它能像火箭一样垂直起飞，像卫星一样在轨道上运行，又能像飞机一样滑翔着陆。航天飞机可以重复使用，因而，可以降低航天活动的费用，既简化卫星设计，又能向近地轨道发射、回收与修复已失效的各种卫星。例如，在1991年11月24日，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机升空后仅6小时，就将一颗2335千克的导弹预警卫星送入太空；美国原本有五架航天飞机，1986年“挑战者号”航天飞机飞升后不久就爆炸了。2003年2月1日“哥伦比亚号”完成此次16天飞行任务后返回途中，在距地球约60千米处爆炸失事。现在剩下三架能执行任务的航天飞机：即“发现号”航天飞机；“阿特兰蒂斯号”航天飞机；“奋进号”航天飞机。另外，美国还有一架“企业号”试验机，不执行飞行任务。
用飞机发射
1990年4月，美国首次将一颗200千克重的卫星从B－52轰炸机上用三级“飞马”火箭高空发射成功。显然，这是很经济的方式。
苏联人邦达连科是为载人航天事业献身的第一人。截至2003年年底，人类共进行了400余次载人航天飞行，其中，美国280余次，苏联及俄罗斯130余次。在这400余次的载人航天活动中，共有18人为载人航天事业献出了宝贵的生命。
跨出地球的摇篮
人类是不能指望靠飞机来跨出地球这只“摇篮”的。那么人类能否跨出摇篮呢？应当怎样才可跨出摇篮呢？
征服宇宙的先驱理论家
俄国的一位中学教师齐奥尔科夫斯基，他在9岁时因病失聪，所以几乎没有上过什么学校，完全靠自己努力学完了中学及大学的一些数理课程。而后，他在一个偏僻的乡村中学任数学教师，同时开始研究气球、飞机等原理。
他在41岁时写了一篇很长的论文来阐述他的主张——依靠火箭的动力做宇宙航行。经过五年的周折，他的著名论文《利用喷气工具研究宇宙空间》才得以在1903年（正是莱特飞机上天的那一年）正式发表。
后来他连续发表了许多重要的论文，继续论证其可能性。他在极为艰苦的条件下设计过许多火箭，导出了火箭理论中著名的“齐奥尔科夫斯基公式”。
他一生写出的论文总计730多篇（部），他曾建议，利用火箭来建立太空航行站，在上面设立天文台，并使它成为飞向其他星球的跳板。他还说：“在最初阶段，首先应当建造一个人造的地球卫星。”
俄国人自豪地把他称作“宇宙航行之父”，为他专门造了纪念碑。在他逝世后，就以他的名言作为他的墓志铭：“地球是人类的摇篮，但是人不能永远生活在摇篮里。他将小心翼翼地穿出大气层，然后便去征服太阳系。”
“火箭实验创始者”——罗伯特·戈达德罗伯特·戈达德，是美国最早的火箭发动机发明家，被公认为现代火箭技术之父。
戈达德出生于美国马萨诸塞州，从1909年开始进行火箭动力学方面的理论研究，三年后点燃了一枚放在真空玻璃容器内的固体燃料火箭，证明火箭在真空中能够工作。
他从1920年开始研究液体火箭，1926年3月16日在马萨诸塞州沃德农场，戈达德发射了人类历史上第一枚液体火箭。火箭长约3.4米，发射时重量为4.6公斤，空重为2.6公斤。飞行延续了约2.5秒，最大高度为12.5米，飞行距离为56米。
这是一次了不起的成功，它的意义正如戈达德所说“昨日的梦的确是今天的希望，也将是明天的现实。”
人类上天的“梯子”
《圣经》中有个故事，说人类为了上天，正在努力地建造一座高耸入云的“通天塔”。上帝为了阻止人类上天，以保住天庭的纯洁，就设法让人类各国都用自己独特的语言。这样，通天塔的工程从此成为画饼……
“A4”火箭：现代大型火箭的雏形
进入20世纪后，在科学家的不断努力下，这座“通天塔”终于逐步建立起来了。
1936年，为了侵略和扩张，希特勒在德国建立了一个秘密的火箭实验室。
两年后，他们就制造出了可以准确命中18千米以外目标的“A4”火箭。1944年，纳粹把它改名为“V一2”，意思是“复仇武器”。这是现代大型火箭的雏形。它全长14米，直径1.65米，要三个人才可合抱。底部尾翼展开1.95米，重13吨，其中弹头内炸药约1吨。射程可达320千米，命中精度±5千米，飞行速度接近每秒1610米。德国人一共生产了6000枚。
从1944年9月6日开始，他们向英国及荷兰等地先后发射了4700枚“V－2”，其中1230枚击中伦敦，导致2511人死亡，5869人重伤，更造成了严重的心理创伤。
当然，此时大局已定，“V－2”未能挽回法西斯覆灭的命运。然而对于科学而言，“V－2”工程为研制大型火箭培养和造就了一批专家，制造了许多设备，积累了研究和管理的宝贵经验，这些都成了美、苏的最大战利品——苏联战后，着重搜集设备、图纸和原材料，美国则邀请大批专家和技术工人回美国。
多级火箭——搭建上天的梯子
火箭升空出路在哪儿？齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决的办法——利用多级火箭！简单地说，就是把燃料箱做成好几段，用完一段就丢一段，这可使燃料所占的比例大为减小，从而腾出空间来装载科学研究用的各种仪器设备。
例如有一支三级火箭，它的第三级装着一个1吨重的负载物——人造卫星或宇宙飞船，火箭本身也重1吨，燃料为它们的3倍——6吨，那么，这第三级总重为8吨。再把这8吨看作第二级火箭的负载，按1∶8的比例，那么二、三两级总重为64吨。以此类推，再加上第一级，整个火箭重为64×8＝512吨。这里，燃料总重438吨，占总重的85.5％。这个比例虽然很大，但比一级火箭要低得多了。
现在各国大多采用这种三级火箭的方式：开始第一级点火，把飞船加速到一定速度，等它燃料烧完，这一级就自动脱离，同时第二级自动点火，使较轻的二级继续加速，最后它也完成自己的使命而脱离坠下，最后第三级火箭就可把较轻的人造卫星或宇宙飞船加快到所需的速度，并把它送入轨道。
现代火箭真是一个庞然大物。以美国火箭“土星5号”为例，它可把100多吨重的人造卫星或空间站送入绕地球的轨道，或者把近50吨的飞船送上月球。震惊世界的“阿波罗”登月飞船，“旅行者”行星探测器，均是由它一一送上天的。
“土星5号”火箭本体长85.7米，如果连同顶上的“阿波罗”飞船，则高达110.6米，与南京的金陵饭店相当。它的底部最大直径为13米，20个人手挽手也无法合围。
它的主要部件不下200万个，整个火箭的总重量为2930吨，可与一列满载的列车相比拟。它的第一级高达42米，尾翼展开有18米，其重量约为2600吨，占总重的3／4。5台强大的发动机可以产生300多万千克的推动力，总功率达17560万马力，相当于50万辆大卡车的总和。
其消耗也大得惊人：所装的2200吨燃料，可供12500辆卡车开1小时，可只能供它烧2分半钟。
历史上第一颗孙卫星
月球是地球的卫星，而围绕月球的人造天体，有的人把它叫做孙卫星。继“月球9号”月面软着陆成功以后，苏联的“月球10号”成为历史上第一颗孙卫星。
人类第一个环绕月球的飞行器
“月球10号”是苏联的第一个月球探测计划“月球计划”的第21颗无人月球探测器，于1966年3月31日莫斯科时间10点46分发射，是人类发射的第一个环绕月球的飞行器，同时也是人类发射的第一个环绕其他天体的飞行器。
“月球10号”重1600千克、高4米，发动机、仪器舱、控制段实际上与月球9号相同。所不同的是，“月球10号”用月球卫星替代了着陆舱。
“月球10号”携带的月球卫星重254千克，呈圆柱形，直径约75厘米，高1.5米。内部保持850～860毫米汞柱的压力，温度控制在21～23度。动力由电池提供。“月球10号”携带月球卫星装备了多种探测设备，主要包括：磁力计，用于测量月球磁场；伽马射线频谱仪，用于测量月表伽马射线的强度和频谱组成；用于记录太阳粒子和宇宙射线以及研究低能电子的几种装置；离子收集器，用于记录太阳风的总的离子和电子通量；压电测量装置，用于记录月球空间质量为9～10克的流星粒子；红外探测器，用于确定月球的内部热辐射；低能X射线质子测量设备，用于测量月岩的X射线荧光辐射。
“月球10号”对未来月球计划的作用
1966年3月31日，苏联的“月球10号”探测器成功发射升空。“月球10号”被送入250千米×200千米、倾角51.9度的低地球轨道，随后又进入奔月轨道。第二天“月球10号”在飞往月球的途中进行了轨道修正。“月球10号”的任务不是直接在月球上软着陆，而是把一个人造月球卫星送入环月飞行的月球轨道。
“月球10号”在飞行了数天并在距离月球8000千米时，调整方向并使制动火箭发动机点火，以降低飞行速度，使其从每秒21千米降低到每秒1.5千米。在关闭发动机20分钟后“月球10号”释放携带的月球卫星，卫星以110米/秒转速旋转，并进入1017千米×350千米、倾角71.5度的月球轨道，在此轨道的运行周期为2小时59分15秒。
在飞行过程中，苏联还在地面通过“月球10号”的运动进行了两项试验。其一，通过测量“月球10号”进入月球背面和飞出月球背面时通讯功率水平的变化，测定月球表面附近是否存在薄层气体介质并折射无线电波。其二，通过测量“月球10号”轨道的自然变化测定月球重力场。由于月球表面的某些区域存在聚质体，这对于未来的月球计划极其重要。
在“阿波罗”飞船登月之前，美国也曾向月球发射了一系列探测器。1966年8月，第一枚探测器，也就是被称为“月球轨道环行器”1号的人造卫星抵达月球。根据地球上的指令，探测器上的火箭将会点火，使探测器撞击在月面上。这是为了避免跟以后的轨道环行器的信息相混淆而采取的措施。
以后“月球轨道环行器”每隔3个月发射一次，一直发射到5号，拍摄了99％月面的照片。这些照片为制作精密的月理图和“阿波罗”登月选择着陆地点提供了充分的依据。
此外，在环绕月球飞行的过程中，由于月球引力的不均匀性，轨道发生偏离，由此而获得月球内部结构的新情况。发现这个问题的是加利福尼亚工科大学喷气推进研究所的缪拉。他在分析“月球轨道环形器5号”的轨道数据的时候，发现当探测器经过圆形的“海”的上空的时候，它的速度增加。可以认为，这是由于圆形的“海”的引力强，探测器在这种引力的作用下增加了速度。引力强，这就是说在这部分有比较重的东西。缪拉认为“在圆形的海底也许埋有陨石吧”。根据他的分析，在雨海、澄海、危海、酒海、湿海的底下都有这种比较重的东西。在美国把这种重的东西叫“重力瘤”。
世界上第一颗生物卫星
世界上第一颗生物卫星是苏联1957年11月3日发射的“人造地球卫星2号”。卫星上载有一条名叫“莱伊卡”的雌性猎狗，这只可爱的小狗是真正意义上由地球进入太空的第一只动物。
“名犬”飞入太空
科学家们使用生物火箭所进行的一系列生物学、医学等方面的研究活动，对人类安全地进入太空已经做了卓有成效的“火力侦察”。但是，人类在太空可能要遇到许许多多的麻烦事，还需要用更严谨、更实质、更有效的手段来探索、实验，以保证人类飞天万无一失。于是，生物卫星应运而生，它肩负起比生物火箭更为艰巨的使命。
生物卫星就是用于生物学研究的人造地球卫星，它相当于一个空间生物实验室，可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、发育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究空间生命科学的重要工具。
