在火箭发明之前，人类探索太空的历史其实早已开始——它始于"仰望"。数千年前，美索不达米亚的祭司在夜晚记录星星的位置；中国古代的天文学家编制了世界上最完整的彗星与超新星记录；玛雅人用石制建筑精确追踪金星的运行周期。这些早期工作虽然不能把人送上太空，却奠定了天文学的基础：人类第一次意识到，天空不是神秘的穹顶，而是可以被观测、计算和理解的客观存在。
16世纪，哥白尼提出日心说，把地球从宇宙中心的位置上请了下来；开普勒发现了行星运动的三大定律，证明行星沿椭圆轨道运行；伽利略第一次把望远镜指向星空，看到了木星的卫星与月球的环形山；牛顿则用万有引力定律证明：让苹果落地的力，与让月亮绕地球运转的力，是同一种力。这一发现意义重大——它意味着，只要速度足够快，一个物体完全可以像月亮一样绕着地球转。人造卫星的理论基础，在三百多年前就已经写好了。
"地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。" —— 康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基
1903年，俄国中学教师齐奥尔科夫斯基发表了《利用反作用力装置探索太空》的论文，提出了著名的火箭速度公式（齐奥尔科夫斯基公式），并首先提出使用多级火箭突破速度极限的构想。几乎同一时期，美国物理学家罗伯特·戈达德在寂静的新英格兰农场里进行了世界上第一次液体燃料火箭点火试验。1926年3月16日，他的火箭飞行了短短2.5秒、爬升了12米，却证明了液体火箭在技术上完全可行。今天所有飞向太空的火箭，都可以追溯到那一次"微不足道"的飞行。
第二次世界大战极大地加速了火箭技术。德国的V-2火箭是世界上第一枚弹道导弹，虽然它作为武器给人类带来了灾难，但战后的工程师们很快把这项技术转向了和平的太空探索。1950年代，美国和苏联都投入巨资发展火箭，而双方的第一个目标出奇地一致：把一颗人造卫星送入地球轨道。因为1957-1958年是"国际地球物理年"，全世界都在期盼第一个太空探测器。
1957年10月4日，苏联用R-7运载火箭将"斯普特尼克1号"（Sputnik 1，意为"旅行者"）送入地球轨道。这颗卫星没有携带任何科学仪器，只装有一台简单的无线电发射机，它以"哔——哔——"的信号声向全世界宣告：人类进入了太空时代。世界各地的业余无线电爱好者纷纷收到了来自轨道的信号；晴朗的夜晚，人们抬头用肉眼就能看到这颗快速掠过的亮点。
斯普特尼克带来的震动是空前的。它不仅证明了火箭可以将物体送入轨道，更彻底改变了两个超级大国的科技竞争格局——"太空竞赛"正式开始。仅仅一个月后，苏联又把小狗"莱卡"送入轨道，使它成为第一个进入太空的地球生物，证明了生物可以在太空环境中存活（至少短时间内）。
1961年4月12日，27岁的苏联空军飞行员尤里·加加林乘坐"东方一号"飞船，从拜科努尔发射场升空。在108分钟的飞行中，他成为第一个从太空看到地球全貌的人类。"地球是蓝色的，"他在无线电中说，"多么美丽。"飞船在萨拉托夫州的田野上空弹射着陆，加加林一夜之间成为全世界的英雄。为了纪念这一天，4月12日后来被定为"世界航天日"（国际载人航天日）。
仅仅23天后，美国人艾伦·谢泼德进行了亚轨道飞行；1962年2月，约翰·格伦成为第一个绕地球飞行的美国人。太空竞赛进入白热化。1961年5月，美国总统肯尼迪在国会发表了那篇著名的演讲："我们选择在这个十年内登月，并做其他事情，不是因为它们容易，而是因为它们困难。"
1969年7月20日，全世界约6亿人守在电视机前，观看人类历史上最著名的电视直播之一：阿波罗11号的宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林驾驶"鹰号"登月舱降落在月球静海。阿姆斯特朗踏上月面的那一刻说出了那句传世名言："这是我个人的一小步，却是人类的一大步。"
阿波罗计划从1968年到1972年共将12名宇航员送上月球表面，带回了382千克月球岩石和土壤样本。这些样本至今仍在被世界各地的实验室研究，它们改写了我们对月球起源、太阳系历史的认识。但阿波罗的意义远不止科学样本——它证明了人类这个物种有能力离开自己的摇篮，在另一个天体上站立、行走、工作。这是38亿年生命演化史上前所未有的成就。
同样是在这一时期，太空合作也开始萌芽。1975年，美国的阿波罗飞船与苏联的联盟号飞船在轨道上对接，两国宇航员在太空中握手。"阿波罗-联盟测试计划"为后来国际空间站的大规模国际合作埋下了伏笔。
1981年4月，美国"哥伦比亚号"航天飞机首飞成功。航天飞机像火箭一样发射，像飞机一样滑翔降落，其巨大的货舱可以把卫星、空间站舱段和哈勃望远镜送入轨道。在30年服役期内，航天飞机执行了135次任务，部署和维修了哈勃空间望远镜，建造了国际空间站的大部分舱段。当然，1986年"挑战者号"和2003年"哥伦比亚号"的两起悲剧也提醒着世人：太空探索从来都不是一条平坦的路，14名宇航员为之献出了生命。
1986年，苏联把"和平号"空间站的核心舱送入轨道。在随后的15年里，和平号不断扩建，成为第一个长期有人驻留的太空前哨。航天员瓦列里·波利亚科夫在太空中连续生活了437天，创下了至今未被打破的纪录。这些驻留任务积累了大量关于人体在微重力环境下如何变化的知识——骨质流失、肌肉萎缩、体液转移、心理挑战——为未来更长周期的深空飞行提供了宝贵经验。
1998年11月20日，国际空间站（ISS）的第一个舱段"曙光号"从拜科努尔升空。此后二十多年间，16个国家参与建造的这座"轨道实验室"不断壮大，成为人类历史上规模最大的太空合作工程。自2000年11月以来，国际空间站已经连续有人驻留超过20年——也就是说，人类已经在太空中不间断地生活了超过四分之一个世纪。截至今天，已有来自20多个国家的280多名宇航员到访过空间站，完成了3000多项科学实验。
与此同时，无人探测器的脚步走得更远。"旅行者1号"和"旅行者2号"在1977年出发，先后飞掠木星、土星、天王星、海王星，如今已经飞出太阳风的边界，进入恒星际空间——旅行者1号已成为飞得最远的人造物体，距离地球超过240亿千米。它携带的那张金唱片，记录着地球的问候、音乐与图像，将在数亿年后依然漂浮在银河系中。
1970年4月24日，中国第一颗人造卫星"东方红一号"升空，太空中第一次响起了《东方红》的乐曲声，中国成为世界上第五个独立发射卫星的国家。2003年10月15日，杨利伟乘坐神舟五号飞船进入太空，中国成为第三个独立实现载人航天的国家。2007年，嫦娥一号绕月成功；2019年，嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆；2020年，嫦娥五号带回1731克月球样本；2021年，天问一号一步实现火星"绕、着、巡"，祝融号火星车在乌托邦平原留下了中国印记。
2021年4月，天和核心舱发射升空，中国空间站"天宫"进入全面建造阶段；2022年底，天宫空间站全面建成，进入常态化运营。神舟乘组轮换驻留、天舟货运飞船定期补给、梦天与问天实验舱开展大量科学实验——今天，太空中同时有两座空间站（国际空间站与中国空间站）有人常驻，这是人类太空时代的全新图景。
2015年12月21日，SpaceX的猎鹰9号第一级在完成卫星发射任务后，成功降落在佛罗里达的着陆场上。这是人类历史上第一次轨道级火箭的垂直回收。过去，火箭用一次就报废，把一公斤物品送入轨道要花费上万美元；可回收技术的成熟，让发射成本进入了一个数量级下降的通道。今天，一枚猎鹰9号助推器可以被复用二十次以上，SpaceX几乎每周都在发射。
商业航天的浪潮席卷全球：维珍银河与蓝色起源开启了亚轨道太空旅游；一箭多星技术让数千颗星链卫星组成的星座覆盖全球；中国的民营火箭公司也在快速成长。太空探索不再是少数国家航天机构的专利，而正在成为一个真正的全球产业。这一切，都在为下一个伟大目标积蓄力量——重返月球，远征火星。
"我们选择登月，不是因为它容易，而是因为它困难。" —— 约翰·F·肯尼迪
飞行2.5秒，爬升12米，现代火箭技术的起点。
同年，小狗莱卡成为第一个进入轨道的地球生物。
108分钟绕地球一圈，4月12日成为世界航天日。
她独自驾驶东方六号绕地球48圈。
苏联宇航员列昂诺夫离开飞船，在真空中漂浮了12分钟。
阿姆斯特朗与奥尔德林踏上月面，柯林斯留守指令舱。
空间站时代开始。
至今仍在飞行的星际探测器，携带着人类的金唱片。
可重复使用载人航天器时代开启。
深空宇宙的清晰照片从此走进公众视野。
人类迄今最大的太空合作工程。
中国成为第三个独立实现载人航天的国家。
证实火星远古曾拥有宜居的液态水环境。
火箭复用成为现实，发射成本大幅下降。
鹊桥中继星架起地球与月球背面的通信桥梁。
行星探测与深空观测双双迈上新台阶。
人类重返月球与常驻太空的计划全面提速。
