第二宇宙速度（V2）當航天器超過第壹宇宙速度V1達到壹定值時，它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度V2＝11．2公裏／秒。由於月球還未超出地球引力的範圍，故從地面發射探月航天器，其初始速度不小於10．848公裏／秒即可。
第三宇宙速度（V3）從地球表面發射航天器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度V3＝16．7公裏／秒。需要註意的是，這是選擇航天器入軌速度與地球公轉速度方向壹致時計算出的V3值；如果方向不壹致，所需速度就要大於16．7公裏／秒了。可以說，航天器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟壹要素，目前只有火箭才能突破宇宙速度。
第四宇宙速度（V4）宇宙速度的壹級，預計物體具有110~120km/s的速度時，就可以脫離銀河系而進入河外星系，這個速度叫做第四宇宙速度。
由於航天器在地球稠密大氣層以外極高真空的宇宙空間以類似自然天體的運動規律飛行，所以實現航天首先要尋找不依賴空氣而又省力的運載工具。
火箭本身既攜有燃燒劑，又帶有氧化劑，能夠在太空中飛行。但要掙脫地球引力和克服空氣阻力飛出地球，單級火箭還做不到，必須用多級火箭接力，逐級加速，最終才能達到宇宙速度要求的數值。
現代運載火箭由箭體結構、動力裝置、制導和控制系統、遙測系統、外測系統、安全自毀和其他附加系統構成，各級之間靠級間段和分離機構連接，航天器裝在末級火箭的頂端位置，通過分離機構與末級火箭相連；航天器外面裝有整流罩，以便在發射初始階段保護航天器。
運載火箭的技術指標，包括運載能力、入軌精度、火箭對不同重量的航天器的適應能力和可靠性。航天器的重量和軌道不同，所需火箭提供的能量和速度也各不相同，各種軌道與速度之間有壹定的對應關系。如把航天器送入185公裏高的圓形軌道運行所需的速度為7．8公裏／秒；航天器進入1000公裏高的圓形軌道運行所需速度為8．3公裏／秒；航天器進入地球同步轉移軌道運行所需速度為10．25公裏／秒；航天器探測太陽系所需速度為12～20公裏／秒等。直到今天，只有依靠火箭才能突破宇宙速度，實現人類飛天的理想。