在人类航天的探索历程中，火箭的发明与使用是关键性的一步。当然，发明火箭的最初动因并不是为了航天。但大量事实表明，自火箭问世之后，航天探索就进入了科学时代，同时便有了实质性的进展。从火箭第一次用于战场到卫星上天只有数百年的时间，而之前的航天梦想到一般探索却有数千甚至上万年的时间。
（第一节）探索火箭发展的历史
火箭是由中国人发明的，中国是古代火箭的故乡。由中国古代科学家最早运用火药燃气反作用力原理创制的火箭，在当代科学精英的手中发展成为运载飞船升空的大力神，这是我们每个炎黄子孙都引以为自豪的辉煌成就。火箭出现后，在中国被迅速地用于军事行动和民间娱乐中。10~13世纪，在宋、金、元的战争中，已应用了火枪、飞火炮、震天雷炮等火药武器。而由古代兵器发展成为现在的飞天火龙，火箭技术经历了质的飞跃，让我们一起探索一下火箭的发展历史。
一、火箭的诞生地——中国
自古以来中国就是世界上最早使用火箭和火箭技术最高的国家。大约在南宋时期，人们用球状火药包装在箭头杆附近，点着引线之后，用弓箭射出去杀伤敌人；后来人们将火药装填在竹筒里，火药背后装着细小的“定向棒”，用来点燃引火管上的火硝，使筒里的火药迅速燃烧起来，从而产生向前的推力，使之飞向敌阵，然后爆炸，杀伤力很大。这就是世界上最早的火药火箭，它与现代火箭发射原理基本是相同的。说到火箭的发展，不得不从火药说起！
我国是最早发明火药的国家，关于火药的起源，大约可以追溯到西晋时期。晋代有位著名的道士，叫葛洪。在他撰写的《抱朴子·仙药篇》里记载有用雄黄、硝石、猪大肠油和松脂共炼丹药的记载。雄黄含有大量的硫，硝石是强化剂，猪大肠油和松脂含有碳。硫、硝、碳是火药的基本成份，这实际上已经是一种火药了。迄今为止，最早的火药配方，保存在唐元和三年（公元808年）清虚子撰写的《铅汞甲庚至宝集成》卷二之中，称“伏火矾法”。其内容为：“硫二两，硝二两，马兜铃（草药，烧燋即炭）三钱半。入药于罐内与地平。将熟火一块、弹子大，下放里面，烟渐起。”中唐时期的《真元妙道要略》一书里记载：“以硫黄、雄黄合硝石并密烧之，焰火烧手面及烬屋舍者”；“硝石……生者不可合三黄（即硫黄、雄黄和雌黄）等烧，立见祸事。”由此可见，当时人们已经掌握了火药燃烧和爆炸的性能。
自火药发明以来，很快就应用于军事方面，相继出现了一系列火药武器，其中之一就是火箭。公元969年，北宋军事机关曾经试验过火箭；公元975年，宋太祖灭南唐，作战时就用到了火箭；公元1000年，北宋神卫水军队长唐福曾因制造火箭等武器受到朝廷嘉奖。
火药武器的出现，受到军事家们的高度重视。宋朝的火箭全是单发的，点燃一根火绳发射一支火箭，叫单发箭。明代出现了多发火箭，点燃一根火绳，可以发射出几支、几十支，甚至上百支火箭。多发火箭种类很多，例如，虎出穴箭（5支）、火弩流星箭（10支）、火龙箭（20支）、长蛇破敌箭（30支）、一窝蜂（32支）、群豹横奔箭（40支）、百虎齐奔箭（100支）、神火箭牌（100余支）等等。
16世纪中期，人们又发明了一种新式火箭，名叫“火龙出水”。关于“火龙出水”，在明代后期出版的《武备志》、《火龙经》等兵书中都有记载。这种新式火箭采取传说中龙的形象，目的在于壮大声势，以达到惊吓敌人的目的。据《武备志》介绍，其制造方法如下：先截取一根五尺长的毛竹，然后去节，刮薄，作为龙身；再用木头雕成龙头、龙尾，分别安装在龙身前后，这样就成为一条龙。龙腹内装有几支单发式火箭，把它们的引火绳连在一起，从龙头下面的孔洞中引出来。接着在龙身的前、后两部，分别斜安上两支大火药箭，引火绳仍连在一起。最后，把龙腹内引出的总引火绳连在前部两个火药筒的底部。这样，就制造出了一个火龙出水的新式武器。火龙出水的发射原理跟现代的多级火箭发射原理很相似，所以认为它是现代的多级火箭的鼻祖。
二、火箭技术的传播
13世纪中后期，伴随阿拉伯商人以及哲学家们的欧洲之旅，他们将中国的军事思想带了过去，火箭技术也随之流传到了西方。在最著名的阿拉伯军事著作包括叙利亚作家阿里哈桑·阿拉姆的作品中，记述了中国人的火箭。1285年，意大利人已经用上了这样的装置。1个世纪之后，“火箭”一词已经收入意大利词典。但是，文艺复兴时期的欧洲人认为火炮用途更多，更易于使用，而与火炮相比，火箭未免太小儿科了，所以火箭的身影作为名噪一时的火炮的补充手段，出现在15世纪和16世纪的欧洲战争中。
在接下来的几个世纪里，火箭作为一种战术武器出现在许多人的著作里。令人称奇的是，在同一时期，在更多的著作里，出现了火箭现身于节日和庆典的描述。
直到18世纪，军事家们才开始认真对待火箭。法国人在这方面处于领先地位，据说拿破仑对使用火箭尤其热心。最出人意料的是，在18世纪末期的印度，火箭用于军事已经成为寻常事。在抗英作战中，印度人颇费了一番心思部署火箭。将火箭技术用于军事，印度人比欧洲军事家们来得快。18世纪最后20年，在英国人入侵印度的漫长进程中，英国军人在印度火箭兵手下没少吃苦头。对印度人拥有的这种武器，英国的军事战略家们当然会关注。苏格兰旅行家昆廷·克劳弗德（Quentin Craufurd）出版了一部广为流传的游记，其中就有对火箭威力的描述：毫无疑问的是，在土耳其苏丹人和欧洲人很少涉足的印度斯坦内陆地区……我们也见识了火箭。
英国人从战争中获得了宝贵的经验，在不到10年的时间里，英军就已经拥有一支装备精良的火箭部队。1807年，英国和丹麦在哥本哈根的战役中，英军向哥本哈根发射了大约2.5万枚火箭，导致大规模的破坏和恐慌。亲历这次战役的一位士兵所写的报告说：“我相信，这是康格里夫火箭炮第一次参加实战。他们在黑暗中划过夜空时，像无数喷火的巨蟒。依我看，它们让处于围困中的人们极度恐慌。”所谓的康格里夫火箭是威廉·康格里夫（William Congreve）上校设计的，当时他在英军皇家伍尔维奇兵工厂任职。他的火箭是根据缴获的印度火箭设计的，是一种非常简单的装置，不过是一支架在桩子上的填满火药的管子，管子上插着一根点火用的纤维捻子。康格里夫的设计很快被英军采纳，最终成为系列，最小的仅有8公斤重，最大的重达136公斤。
后来，康格里夫火箭频繁地出现在英国参战的各次战役中，包括1809年的秘鲁卡亚俄战役、1810年的西班牙加地斯战役以及三年后的莱比锡战役。最值得一提的是在1812年的美英之战中，火箭在弗朗西斯·斯科特·基的笔下，成了代代相传的美国国歌《星条旗随风飘扬》里的一段歌词：“火箭拖曳红色烈焰，炮弹空中掀起浓烟，黑夜过后黎明初现。啊，星条旗依然可见。”这一段歌词是为了纪念皇家海军和美国抵抗者在巴尔的摩港麦克亨利要塞的战斗。拿破仑时代之后的19世纪中期，黑尔型火箭取代了康格里夫火箭。
第一次世界大战期间，英国、美国、法国、德国军队均使用了火箭，不过，使用范围极其有限。在这一时期，武器设计师们一直在尝试开发多级火箭，以便它携带的有效载荷超过各种大炮，射程达到10公里以上。为达到上述目的，技术方面的困难令人生畏。不难理解的是，随着战争的结束，人们对花费精力开发新武器几乎失去了兴趣。火箭项目犹如接力棒，顺其自然传给了民间工程师和科学家们。这些人相信，火箭具有令人振奋和令人鼓舞的前途。这些人还认为，火箭至少可以将有效载荷送到地球以外，它也是最终能够将人类送往其他星球的装置。
三、现代火箭的雏形
19世纪最后几十年和20世纪初期，科幻小说成了热门。儒勒·凡尔纳（Jules Verne）、H.G.威尔斯（H.G.Wells）两人分别写出了一系列畅销小说。这些书籍不仅卖得好，而且影响特别深远。这些书籍讲述的科学不够严谨，不过对全世界具有科学头脑的人们来说，这些书籍成了跳板，思索外太空探索的年轻人因此大受鼓舞。
还是在19世纪末，有一位后来被尊称为“航天之父”的俄国人齐奥尔科夫斯基，他经过深入研究火箭原理和计算，提出采用“火箭列车”到宇宙空间去旅行的理论，即：当第一级火箭燃烧完后就自动脱落，并引燃第二级火箭；第二级火箭燃烧完后，又自动脱落，再引燃第三级火箭……这样，火箭就像接力跑似地不断被加速，直到把火箭头送人太空。齐奥尔科夫斯基的这一思想，从理论上提出了人类挣脱地球引力进入太空的可行性方法。
齐奥尔科夫斯基对宇宙飞行可能遇到的种种问题进行深入思考，发表了名为《利用喷气仪器研究宇宙空间》的重要论著，在著作中在论证排除了气球、火炮作为星际飞行的工具的可能性后，得出了著名的火箭运动公式——齐奥尔科夫斯基公式，即：V=ω·en（MO/MK）。
这个公式为单级火箭的理想速度公式，其中，V表示火箭能够达到的最大速度，ω代表火箭发动机的喷气速度，MO代表火箭起飞时的质量，MK代表推进剂烧完时火箭的质量，en是自然对数符号，MO与MK的比叫做火箭的质量比。
这个公式以最简捷的形式表明：提高火箭速度的关键不在于增大火箭的尺寸和质量，而在于提高发动机的喷气速度和火箭在一定的条件下，尽可能多地加添推进剂。这一思想为火箭和宇航的发展奠定了理论基础。
1920年1月12日，《纽约时报》在显著位置发表了一条轰动全球的消息：“多级火箭可以到达月球”，副标题是“史密森学院授权宣布克拉克大学物理系罗伯特·哥达德教授探索高空大气的新发明——多级火箭能把探测仪器送到200英里高度，更大的火箭可以在月球上着陆。”
哥达德在普林顿大学期间，就开始研究火箭推进原理。他从市场买来黑火药，并自制无烟火药，对固体火药的性能和效率进行实验分析。最后，他认识到黑火药的效率太低，不能依靠它来实现宇航的目的。
哥达德经达十多年精心计算和研究之后，转向从事机械和装备的设计，试验各种燃料，制造出火箭，并进行静态试验和飞行实验。1923年，哥达德成功地进行了世界上第一个用汽油和液氧作燃料的液体火箭发动机的地面静态试验。小型火箭发动机被固定在试车台上，用泵送液氧和汽油到发动机中，然后点火燃烧，测试发动机功率曲线和其他数据。
1926年3月26日，在大雪覆盖的田野里，哥达德发射了世界第一枚液体火箭。哥达德用吹焰灯点燃了火箭引信，迅速躲进一间小木屋。接着，汽油和液氧的混合燃料开始燃烧起来，火箭就飞离地面，升向高空。短时间后，燃料耗尽，发动机停止吼叫，火箭却仍然继续上升，一直到达最大高度后才落下来。飞行试验报告上记录着：“火箭试验在下午2点30分进行，经2.5秒之后，火箭上升高度达41英尺，飞行距离184英尺，落地点是农场菜园。”
哥达德终于试制成功一种小型液体火箭。虽然它还粗陋不堪，还有许多技术问题要在以后给予研究和解决。但这是第一次打开液体火箭技术的大门，使人类在通往星际空间的道路上，又迈出坚实的一步，开辟了航天史的新纪元。过去的幻想，终于初步变成了现实。
继第一枚液体火箭发射成功后，哥达德继续研究各种较大功率的火箭。又经过两年多的不断试验，他终于制造出能飞离地面的较大的液体火箭。1929年7月17日，他们在农场发射了一枚携带了气压计、温度计和照相机的气象火箭，仪器用降落伞回收，发射很成功。这是世界上第一枚装载有测量工具的气象火箭。接着，又发射第二枚气象火箭。
到1941年上半年为止，哥达德前后进行了10年的试验工作，他先后设计试验了代号为“A”、“K”、“L”、“P”的4种系列火箭。哥达德的系列液体火箭试验，比德国首次成功发射的V—2火箭早3年，离实用火箭只有一步之遥。
四、德国的A型火箭及其军事应用
航天探索到了火箭时代，无论是台阶接力式的研究还是不同途径的摸索，都是在火箭的基础上进行的，或都是对火箭的开发与研制。
20世纪初，在世界大战的影响和刺激下，科学技术迅速发展，尤其是在大战策源地——德国，物理学出现了空前的繁荣。
伴随着哥达德液体火箭的升空，人类揭开了航天时代的序幕。1923年，航天先驱、德国人赫尔曼·奥伯斯发表了论述火箭运动数学原理的重要论文《飞往星际空间的火箭》。这是一本有创建的著作，它的发表促使德国、美国、英国和苏联相继成立了火箭学会，许多德国年轻人受到奥伯特的鼓舞，转向业余研制火箭的活动。这些火箭协会和研究组织在成立的初期，基本都没有得到官方的资助和支持，但他们仍在极端困难的条件下，进行了大量的火箭研制和航天学理论的研究工作，为液体火箭的发展做出了很大贡献。在航天学基本理论建立直至二战中德国液体火箭技术高峰这一段时间，这些组织起到了重要的承上启下作用。
1927年7月5日，德国火箭爱好者在布富斯劳的斯密特桥22号“金色的节杖”酒店里集会，发起成立了“太空旅行协会”。主要与会者有温克勒、伐利尔、内贝尔、冯·布劳恩等。一年之内，协会会员增加到3500多人。
1930年9月，内贝尔、里德尔、冯·布劳恩等将试验场移到一片废弃的荒地里，方圆大约300英亩，杂草丛生，荆棘遍地。这块地被称之为“柏林火箭飞行场”。1931年7月10日，协会在火箭试验场进行了第一次液体火箭飞行实验。10月再次进行试验。形同铅笔的火箭，在发动机的推力作用下，平稳地沿导轨上升，很快脱离导轨，升高到1000英尺到1200英尺的高度，然后当火箭开始下降时，一朵小小的降落伞立即打开。