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飞天梦是人类长期的梦想，自古代就有很多飞天的传说，中国古代有修炼成仙、嫦娥奔月等传说。西方也有像哈利波特那样的故事。
我们先不管那些传说是真是假，我们普通人类要飞天那是很难。直到牛顿提出了一个奇思异想：牛顿想，如果在高山上水平抛出一个小石子，小石子会做平抛运动，最后会掉下来，如果抛出的速度大一点，石子落地的地方会远一点，如果抛出的速度很大，石子将飞到很远的地方才落下，由于地球是一个球体，如果抛出的速度足够大，石子会不会就绕地球运动一圈，而不掉下来呢？这样石子就成为绕地球做匀速圆周运动的“卫星”了。
牛顿的想法图：
牛顿手稿：
要实现牛顿的这个想法需要多大的速度呢？
一、宇宙速度
假设这个石子贴紧地面绕地球做匀速圆周运动，速度为v，圆周运动的半径为地球半径R，下面两种思路：
地球对石子的重力提供向心力，由牛顿第二定律，得
地球对石子的万有引力提供向心力
可以看出，两种方法计算结果是一致的，7.9km/s是一个比较特殊的速度，叫做第一宇宙速度。
| 大小 | 意义 | |
| 发射速度<7.9km/s | 发射不成功，落回地面。 | |
| 第一宇宙速度 | 7.9km/s |
|
| 7.9km/s<发射速度< 11.2km/s，物体绕地球运转，轨迹是椭圆 | ||
| 第二宇宙速度 | 11.2km/s | 卫星脱离地球的速度（仍受太阳引力限制），绕太阳运动 |
| 11.2 km/s<发射速度<16.7km/s，绕太阳运动 | ||
| 第三宇宙速度 | 16.7km/s | 离开太阳的速度，飞到太阳系以外的太空 |
解释： 1.发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度 2.运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度 | ||
二、地球的卫星（太阳系的行星）的轨道半径与线速度、角速度、周期、加速度的关系
基本思路：
地球对卫星的万有引力提供向心力：
线速度：
轨道半径越大，线速度（运行速度）越小
注意：发射卫星的时候，发射到轨道半径越大的地方，需要的发射速度越大。
轨道半径越大，角速度、加速度越小，周期越大。
注意：地球卫星的线速度、角速度、周期、加速度与卫星的质量无关。
三、太空旅行的超重与失重
发射阶段
发射阶段处于向上加速的过程，处于超重状态。
返回过程
返回过程在地面附近处于向下减速的过程，处于超重状态。
在运行轨道上绕地球做匀速圆周运动的过程
地球对物体（宇航员）的引力（重力）提供了圆周运动的向心力，处于完全失重的状态。一切与重力有关的现象会消失，与利用重力有关的仪器不能使用。
早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。 19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。 1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。 1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。 1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。 1970年，中国第一颗人造卫星发射成功。 2003年10月15日，中国第一次载人飞行。 2007年，嫦娥一号成功发射。 |
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