我们是地球的囚徒，宇宙与我们的交流仅限于给我们展示，我们永远无法真正到达的地方。然而如果人类这一物种想要谋求一个长远的未来，我们就必须逃脱这座监狱，但是把我们困在，我们最初的居所的，竟然是我们欠宇宙一笔债，在宇宙诞生45亿年后，宇宙中一切有质量的物体，都吸引这其他有质量的物体，我们把这种现象叫做引力，你离一大团质量越近，吸引就越强，或者被推近它，这种效应把我们困在了地球上，我们可以想象到这里，引力监狱，或是引力 里的囚徒。这不是文学修饰而是一个通俗易懂的概念让我们理解这些是如何运行的，处在引力的监狱之中，意味着你欠着引力一些能量，但你是怎么欠下能量的？
图一
因为在我们的宇宙中，物体都不愿意改变运动速度和方向，要想劝它们改变这些，你就需要花费能量，几十亿年前，引力吧。无数粒环绕太阳的尘埃，推在一起使它们形成一颗行星。这个过程用去了能量并创造了我们处在其中的引力阱，在引力阱中越深处，你就欠引力越多的能量，如果你不找到一种方法得到足够的能量，你就不能够离开，无论你做其他什么事，因为构成你的原子都曾是那些尘埃，宇宙对它们用去能量使它们来到这里。
宇宙中的物体都不愿意改变运动状态，你要用能量才能让它们动起来，引力使用了能量让那些构成你的部分聚集到了一起，这也是一个形成引力监狱的过程，这监狱困住了我们要想逃离，我们需要付出能量补充其中，我们要进入宇宙该怎么补充这些能量呢？我们必须经过一个复杂的过程，来交换能量，未达到这个目的我们建造了一些“负势能偿还器”。
它有一个众所周知同时也相当无聊的名字叫火箭，火箭工作使用，一些人们所知释放最多能量的化学反应，基本上最爆炸性的燃料的可控使用，这些将化学能转化为动能，反应放出的尾气被导出。推动火箭离开地球，使用大量的能量，我们增加了我们的引力势能，简单来说就是，我们在偿还对引力欠下的能量债，但是这远比我们想象的更微妙，当你消耗燃料以到达轨道，你损失了很多能量，来加热尾气和对抗大气摩擦。
图二
所以你实际上需要远多于此的燃料并且你不能直接把一大堆，非常易爆危险的燃料，放在你要送上天的东西边上然后把它们引爆，你需要一种受控的燃烧，这会很复杂。而把你的火箭变得非常重，也就是拥有更大的质量，物体的质量越大，就需要越多能量，使它运动，所以你就需要更多的燃料，才能带起你的火箭，但是如果你需要更多燃料，但是这让你的火箭变得更重，进而需要更多燃料，这又需要更大的火箭。承载这多出来的燃料，等等等等。在这可怕的循环结束时，你需要将近一百倍。
于你的有效载荷的质量才能发射，比如说欧空局的阿里安六号火箭，它有800吨重并且能将十吨的物体送上一个地球同步轨道或者将二十吨重的物体送上一个中轨道，但是一个火箭只能产生那么多推力，所以有一个总重上限，超过了这个上限就根本不能起飞，加上过多的重量它就会失效。
所以你不能仅仅把燃料箱做得越来越大，这就是火箭方程的恼人之处并且这意味着航天永远不会简单等等，它还有更难的地方，进入太空还并不够，你其实还在引力监狱之中，在到达你能到达的最远处后，你还会撞回地球，停留在太空中比到达那里还难得多，找到一个稳定的位置，让它可以停留一段时间，火箭必须到达低地球轨道，要做到这一点你需要很多很多的动能，这意味着要运行非常快，在海拔100公里之处，这个速度要达到8千米每秒，28000千米每小时，速度之快，九十分钟就可绕地球一圈，这里我们可以耍一点花招，我们可以不直向上飞，而是向旁边飞，地球是一个球体，所以如果你向旁边飞得足够快，即使你在往地球上掉，地面会向下弯曲，保持在你的下方一定距离。
图三
所以只要你在大气层外，大约100公里高处，你就能停留在那里的轨道上，这就是ISS所做的，它在大气摩擦下下落。不断消耗能量以维持足够快的速度，如果我们按一定的比例俯视这些轨道，我们会看到近地轨道，最靠近地球，要搞一个，比如说卫星，前往其它行星，需要另一番能量债的偿还。进入轨道是航天中最难的部分，当前来说，例如如果你想把一枚火箭送去火星必须用一半的能量，单单是用来把它送进轨道，另一半才用于五千五百万公里前往火星的旅程。因而，要做到尽可能高效。火箭不能做成整个儿的一大块，我们会使用多级火箭，你不需要带着一个空的燃料箱旅行，所以火箭把它们都扔下了，今天的火箭会蜕下他们的助推器和大部分的级并弃之如土。让每一级成为单独的火箭，具有自己完备的发动机和燃料，所以这就是为什么进入太空如此艰难。如果你认为这些看起来实在复杂，别担心，这是完全的属于火箭的时代。
