要发射载人飞船上天，就必须解决许多极其复杂的技术问题。
首先，要制成高度完善和威力强大的火箭，把宇宙飞船送入预定轨道。
火箭是一种靠发动机喷射工作产生的反作用力向前推进的飞行器，是实现卫星上天和航天飞行的运载工具，因此又称作运载火箭。
火箭技术就是要解决火箭的制造和发射等问题。没有火箭技术的发展，就没有空间科学蓬勃发展的今天。火箭技术为人类打开了探索宇宙的大门。
第一节认识运载火箭
1.运载火箭概况
火箭主要是靠反作用力飞行的，它本身有氧化剂和燃料。因此，它可以不依靠空气而工作，所以它是实现宇宙飞行的唯一可能的工具。同时，火箭也是人类摆脱地球引力进入太空的桥梁，因此我们又可以称火箭为“飞天之舟”。它是航天器（包括人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等）送入太空的必备工具。
火箭又有着十分广泛的用途。比如用于农业上的增雨火箭和驱冰雹火箭；用于气象参数测量的气象火箭；用于地球物理参数测量的地球物理火箭等。
此外，火箭还有个重要的用途就是用于航天活动的运载火箭。比如，用运载火箭发射载人飞船、发射人造卫星、发射太空探测器，甚至连航天飞机也是用火箭发射上去的。
总之，要开展航天活动，就离不开火箭，就如同我们要去旅游，离不开飞机、火车、汽车或轮船等交通工具一样。
运载火箭的工作原理就是：利用火药燃烧产生的高温高压燃气向后喷出所形成的反作用力，使火箭向前飞行。用于现代航天的火箭具有自带燃烧剂和氧化剂的发动机。它既能在太空层内工作，也可以在太空中工作。推进剂燃烧所长生的炽热气流从喷口高速喷出，产生强大的反作用力，将宇宙飞船送入太空。
火箭由结构系统、动力系统和控制系统三部分组成，外形像一支削过的铅笔。结构系统即火箭的壳体，头部装置有效载荷（即要运送的对象，如人造卫星、飞船或核弹头等），仪器舱安装控制系统，尾部安装火箭发动机，携挂推进剂贮箱。运载火箭的各部分要求连接成一个结构紧凑、外形理想的整体。
动力系统是指火箭发动机和推进剂输送系统。发动机的结构主要包括燃烧室和喷管。推进剂输送系统犹如人的血管，其作用是向发动机燃烧室输送燃料，燃料燃烧后产生的高温、高压燃气以高速度从喷管排出，强大的推力使火箭拔地而起，冲向太空。
控制系统包括制导系统、姿态控制系统及电源配电系统。控制系统主要设备有陀螺仪、加速度表和计算机等。人们通过火箭上的仪器设备进行惯性制导或地面的无线电制导，指挥火箭上的控制系统产生控制力和力矩，使运载火箭保持稳定姿态并按预定弹道飞行。
飞机是依靠机翼上下两面产生的压力差上升飞行的，其喷气发动机燃烧煤油，利用空气中的氧气为氧化剂，所以飞机离不开大气，而且飞机发动机的推力也不足以把飞行器加速到摆脱地球引力所需的第一宇宙速度。这就必须依靠火箭了。
火箭发动机所消耗的燃烧剂和氧化剂（两者统称推进剂）都是由火箭自身携带的，因此火箭可以在真空中飞行。火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭就获得数值相等、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象。随着推进剂的消耗，火箭逐步减轻，加速度增大。当燃料烧尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。
2.火箭的分类与组成
火箭通常可分为固体和液体火箭，有控与无控火箭，单级与多级火箭，近程、中程与远程火箭等。
火箭的种类虽然很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的。除有效载荷外，有控火箭必不可少的组成部分有动力装置、制导系统和箭体。
动力装置是发动机及其推进剂供应系统的统称，是火箭赖以高速飞行的动力源。其中，发动机按其工质，可分为化学火箭发动机、核火箭发动机、电火箭发动机等。
当前广泛使用的是化学火箭发动机，它主要靠化学推进剂在燃烧室内进行化学反应释放出的能量，转化为推力。在发动机效率相同的情况下，单位时间内燃烧与喷射的物质越多，喷射速度越大，发动机推力就越大。在推力相同的情况下，结构重量越轻，单位时间内消耗推进剂越少，发动机性能就越高。
推力与推进剂每秒消耗量之比称为比推力，它是鉴定发动机性能的主要指标。比推力越大越好，其大小与发动机设计、制造水平有关，但更主要的是取决于选用什么推进剂。
火箭发动机推力的大小，是根据其特点和用途选定的，小到以毫克计，如电火箭发动机；大到上千吨，如美国航天飞机的固体助推发动机。
制导系统有了足够的推力，火箭便可克服地球引力而飞离地面。
但对有控火箭而言，为保证在飞行过程中不致翻滚，并准确地导向目标，还需有制导系统。
该系统的功用是实时地控制火箭的飞行方向、高度、距离、速度以及飞行姿态等，即控制火箭的质心运动和绕质心的转动（俯仰、偏航与滚动），使火箭稳定而精确地飞抵目标。制导系统的日臻完善和精度的迅速提高，是现代火箭技术的一大特点。
箭体结构是运载火箭的基体，它用来维持火箭的外形；承受火箭在地面运输、发射操作和在飞行中作用在火箭上的各种载荷（力、力矩等）；安装连接火箭各系统的仪器、设备，把火箭上所有系统组建连接，组成一个能在大气层中高速飞行的飞行器整体。
总的来说，它的功用就是承力（承受作用于火箭上的各种力，包括推力、气动力等）、整流（使火箭成为一个便于穿越大气层的线流体）、容纳与安装（安装各种设备）和推进剂的贮存与供应。
箭体结构又包括有效载荷舱和整流罩、仪器舱、发动机舱、级间段、连接与分离系统等。
（1）有效载荷舱和整流罩
有效载荷舱，顾名思义，是容纳和安装有效载荷的地方。所谓有效载荷就是负责火箭运送的载体，比如卫星、载人飞船及其他航天器等。
有效载荷是通过有效载荷支架和火箭的最上面一级（或称末级）相连接。因此，有效载荷舱位于运载火箭的前端。有效载荷与火箭的连接与一般的连接形式不同，它是用称之为连接分离机构的装置相连接的。这就是说，当运载火箭垂直运输和在主动段飞行时，要求此机构把有效载荷和末级火箭牢牢地连接在一起，而当运载火箭飞行段结束，有效载荷入轨时，又要求它迅速而又可靠地使有效载荷与末级火箭分离。
我们看到绝大部分的航天器外形都是不规则的，特别不适合在大气层中高速飞行。为此，在有效载荷舱外面有一个整流罩，使其不受气动噪声的影响，同时还可保护有效载荷在发射前操作时不被碰撞。再次，尖锥形的整流罩和箭体，构成一个锥柱体外形，可减少火箭在大气层内飞行的气动阻力。
但是，运载火箭在飞出大气层后，整流罩的任务已经完成。为了减轻火箭的负担，一般当火箭飞行到离地面100千米左右的高空时，便会自行抛掉。为此，整流罩多是“瓜瓣”形构件拼接而成，整流罩各瓣间的连接，以及整流罩与火箭的连接也都由分离连接机构连接。在火箭通过大气层进入真空时，分离连接机构工作，整流罩与火箭分开并且整流罩各瓣间也分开，脱离火箭散落到地面。
（2）仪器舱
它是安装箭上仪器设备的地方。运载火箭大部分的仪器设备，诸如控制系统、遥测系统、外测安全系统等系统的仪器设备都安装在这里。
仪器舱外壳多为薄壳结构，周围开有窗口，便于发射前对仪器设备的检查和测试。
（3）级间段
它是串联型多级火箭各级之间的过渡连接结构，因为每一级后部都有发动机系统（固体火箭为发动机喷管），所以两级之间必须有一段过渡结构才能使两级箭体连接起来。这一段结构我们称之为级间段。这一段除了作为过渡结构之外，实际上还是上面一级的发动机舱，用以保护发动机在大气层飞行时不受气动力和气动热的影响，另外还是动力系统、控制系统、遥测系统等部分仪器设备的安装场所。
级间段的结构形式有两类：一是薄壳结构形式，但需要在壳体侧面开出若干排焰口，使上面一级发动机点火后产生的火焰能及时排到箭体外面；二是桁架结构形式，它是由若干根圆杆构成的（有点像建筑工地上的脚手架似的），它的非封闭式结构对于发动机排焰非常有利。在级间分离时，为了尽量减少上面级的结构质量，大部分会随下面级分离掉。
（4）段尾
顾名思义，它是火箭尾部的一段结构。它的用途是：当火箭竖立在发射台上时承受整个火箭的重量。它也是第一级的发动机舱，当火箭在大气层内飞行时，用以保护发动机不受气动力和气动热的影响。若火箭带有尾翼，它就是安装尾翼的基体。它还安装部分控制、遥测等系统的仪器设备。
尾段大多是薄壳式结构形式，壳体侧面开有若干窗口，用于发射准备阶段对动力系统的检查和测试，以及动力系统部分组件的安装。
（5）推进剂贮箱
这里的推进剂贮箱是指液体火箭的贮箱，它是贮存液体推进剂的贮存容器。火箭中推进剂的质量约占整个火箭的90%左右，所以推进剂贮箱的荷量也就占了整个火箭的大部分。
推进剂贮箱除了存贮推进剂之外，它还是火箭的主要承力结构，用以承受发动机和空气动力作用于火箭上的力。其次，贮箱还具有定量的功能，就是控制加注到贮箱内的推进剂量。因为火箭所需要的推进剂量要求很准确，加注的推进剂量少了，火箭还没有达到预定的速度，推进剂就耗尽，发动机停止工作，当然就不能把航天器送入预定的轨道。
反过来，推进剂加多了，火箭达到预定的速度，发动机关机，这多余的推动剂不但没有任何用途，反而在整个飞行中一直消耗火箭的能量，成为火箭的负担，降低火箭的运载能力。第三，贮箱还能根据发动机工作的需要将推进剂输送给发动机系统。对于使用低温推动剂的贮箱，还能起到隔热保温的作用，防止低温推进剂在常温环境下大量挥发。
推进剂贮箱按使用推进剂的类型分为，常温推进剂贮箱和低温推进剂贮箱。
常温贮箱一般为薄壳式结构，多采用高强度铝合金板材焊接而成（有的板材还采用数控铣切成网格状，以减轻其质量）。而低温贮箱除了具有与常温贮箱相同的金属薄壳结构外，往往在外面还要包覆一层隔热材料（当然还可能有其他的隔热方式）。
（6）分离系统
火箭在飞行过程中经常将一些已完成任务、而后再没有什么用途的部件抛掉。这些被抛掉的部件开始与火箭牢牢地连接，后又根据预定指令被抛掉的过程都是由火箭上的分离系统来完成的。
这些分离包括：级与级之间的分离、整流罩的分离、有效载荷的分离以及逃逸塔与火箭的分离等。它一般又由以下三部分组成：
①连接解锁装置：它主要保证在分离之前使它们牢固地连接在一起，在需要它们分离时又能可靠地分开，比如爆炸螺栓、聚能爆炸索等。
②分离冲量装置：两个部件分离时，不仅仅把连接装置解脱开就算了，而是还要把它们推开一定的距离。这样就需要一定的能量，分离冲量装置就是为分离部件提供分离能量的装置，比如常用的有压缩弹簧、气动式火药作动筒、反推小火箭等。
③引爆装置：不管是连接解锁装置还是分离冲量装置，大都采用火工装置，即采用电爆管之类的火工品来引爆，使之完成分离或点火工作。