用火箭发射航天器，必须使火箭及航天器达到一定的速度。

　　1903年俄国科学家齐奥科夫斯基在他的论文“用火箭推进器探索宇宙”一文中提出了著名的齐奥科夫斯基火箭理想速度公式。该公式表述为：

　　VK= Pbln[(Mt+Mj)/Mj]

　　式中：VK——火箭的末速度；Pb——比冲(单位质量推进剂产生的推力，即喷气速度)；Mt——火箭的推进剂质量；Mj——火箭的干质量或末质量（火箭除推进剂以外的全部质量）；Mt+Mj——火箭起飞质量，(Mt+Mj)/Mj称为质量比。

　　所谓理想速度就是该公式中忽略了许多因素，如未考虑气动阻力和地球引力造成的损失，也未考虑地面的重力加速度随高度递减的变化及其他因素。根据该公式计算出来的速度比实际数值大，所以称之为理想速度。尽管如此，该公式仍足以说明速度与比冲、质量比之间的关系。

　　从理想速度公式可以看出，有三种方法能提高火箭的末速度：一是采用高能量的推进剂，即采用高比冲的推进剂，但比冲的提高受到科学技术水平的限制，目前常用的高比冲的化学能推进剂为液氧和液氢；二是采用高强度的结构材料，尽量减轻火箭的结构质量，这种办法也受当前科学技术水平的限制；三是增加火箭的推进剂质量Mt，但是，当Mt增加时贮箱的容积也增加，结构质量随之增加。(Mt+Mj)/Mj的比值的增长是非线性的，当Mt适量增多时该比值增长幅度较大，但当Mt越来越大时，该比值的增长幅度将越来越小，最终会趋于一个常值，也就是在比冲Pb不变的情况下，无论Mt怎样增加，火箭的末速度会停留在某个数值上而不再增大。这一结果可以比较直观地说明，即当推进剂增加时，除了贮箱容积增大之外，贮箱所受到的载荷也在增加，因而贮箱的箱壁变厚，贮箱也变重。此外，火箭飞行一段时间之后，推进剂被消耗，贮箱越来越空，空贮箱成为一种负担，因为推进剂释放出来的能量还要用来加速这部分空贮箱。如果能抛掉这部分空贮箱，就可以使火箭轻装前进，增加速度。

　　随着人类逐渐进入深空探测和空间飞行器的功能增多，要求火箭具有更大的运载能力，因而出现了多级火箭。简单地说，多级火箭就是把几个单级火箭连接在一起形成的，其中的一个火箭先工作，工作完毕后与其他的火箭分离，然后第二个火箭接着工作，依此类推，由几个火箭组成的就称为几级火箭，如二级火箭、三级火箭，等等。多级火箭的优点是每过一段时间就把不再有用的结构质量抛弃掉，无需再消耗推进剂来带着它和有效载荷一起飞行。因此，只要在增加推进剂质量的同时适当地将火箭分成若干级，最终可以使火箭达到足够大的运载能力。应当注意，火箭在某个确定的起飞质量(Mt+Mj)下并非级数越多越好，因为每一级火箭除了贮箱外至少还必须有动力系统、控制系统、伺服机构以及连接各级火箭的连接结构等。每增加一级，这些组成部分就增加一份。级数太多不仅费用增加，而且可靠性降低，火箭性能也会因结构质量增加而变坏。因为在起飞质量不变的前提下，增大结构质量必然要减少推进剂，其运载能力相应降低。

　　总之，为了提高火箭的运载能力，采用多级火箭是个好办法，但不是级数越多越好，大多采用2～3级，最多不超过4级。