宇宙速度是物体从地球出发，在天体的重力场中运动，三个较有代表性的初始速度的统称。航天器按其任务的不同，需要达到这三个宇宙速度的其中一个。

　　理论研究和迄今的发射实践证明，火箭飞行速度取决于火箭发动机的喷气速度和火箭的质量比。发动机的喷气速度越高，火箭飞行的速度越快；火箭的质量比越大，火箭飞行能达到的速度就越高。

　　其中，火箭发动机的喷气速度，由推进剂的比冲量（比冲量是火箭产生的推力乘以工作时间再除以消耗掉的总燃料质量所得到的标准量，用来衡量火箭引擎燃料的能量利用效率）和发动机的设计水平决定。推进剂的比冲量越高，可获得的喷气速度越高；发动机的设计水平越高，所获得的能量效率越高，火箭发动机的喷气速度越快。

　　而火箭的质量比是火箭起飞时的质量（包括推进剂在内的质量）与发动机关机（熄火）时刻的火箭质量（火箭的结构质量，即净重）之比。质量比越大，火箭的结构质量就越小，所携带的推进剂越多。

　　计算表明，用液氧、煤油等作推进剂的单级火箭是无法达到宇宙速度的。即便使用液氢液氧作推进剂，单级火箭的喷气速度也只能达到4.2千米/秒，远不够第一宇宙速度。考虑到空气阻力，火箭的速度至少应达到9.5千米/秒。这样一来，火箭的质量比应达到11以上才行。也就是说，推进剂应占火箭起飞时总质量的91%以上，这比蛋清蛋黄同整枚鸡蛋的质量比还大，这种像软皮蛋一样的火箭是造不出来的，即使造出来了也无法使用。

　　对此，苏联科学家、现代航天学和火箭理论的奠基人齐奥尔科夫斯基提出了用多级火箭接力的方法来达到宇宙速度的设想：在火箭垂直发射时，让最下面一级先工作，完成任务后脱离，接着启动上面一级，进一步提高速度。就这样让火箭逐级工作，逐级脱离，始终保持轻装前进，最终达到所需要的宇宙速度。

　　应当指出的是，对于下面一级火箭而言，上面的各级火箭都是它的有效载荷。因此火箭的级数并不是越多越好，不能无限制地增加，多级火箭一般不超过4级。