凱利，簡直是不可思議的人物；在他所處的那個時代，許多人認為升空飛行，無異於癡人說夢。
凱利矢誌不渝，他深信隻要能找到合適的引擎，他的飛行器一定可以高飛。他痛心地寫道：“我的發明無法試驗而達到目的的惟一原因，就是如何產生一種推進的動力。”
直到1848年，凱利75歲高齡，但輕重量的合適引擎仍杳無音信，他感到來日無多，惟一可試一試的隻有無動力載人飛行，也就是用滑翔機飛行，來證實他的空氣動力學理論。
於是在1849年，他造了一架三翼滑翔機，讓一名10歲小孩坐在一隻吊籃裏，從小山上滑下來，一些人用繩子拉著滑翔機，迎著微風，飛機竟飄飛了一段距離。這是人類有史以來第一次載人滑翔機係留牽引飛行。
1853年，凱利又造了一架滑翔機，並裝上了靈巧的刹車杠杆，進行有史以來第一次乘坐重於空氣的航空器升空自由飛行。這次他把家中的馬車夫放在駕駛室裏，究竟飛了多遠，沒有明確記錄，但據當時的目擊者、凱利的曾孫女說，“大約500碼”，事後，馬車夫走下飛機叫了起來：“喬治爵士，我想請你注意，我是雇來趕車的，不是飛行的。”
1858年，凱利84歲，臨終前仍然在工作間內敲敲打打，希冀製成一台輕重量的引擎，然而終無所成。
他去世前不久，曾在一本筆記本的封麵內頁寫了一行字：“給你，查看筆記的朋友!我已去了，願你在這些塗鴉中找到思想的花種。”
果然，這些種子在航空領域裏引來了姹紫嫣紅，百花爭豔，開始了一個嶄新的時代。
人類飛天的三大支柱
人類開拓空間的曆程是艱辛的。要擺脫地球的引力，飛出“搖籃”，要經曆千辛萬苦的風雨滄桑。然而，一旦能衝出“搖籃”，就會產生一次認識上和實踐上的巨大飛躍。從空間幅度看，以地球為中心，人類向宇宙空間拓展，發射人造衛星上天、登上地球自身的自然天體衛星——月球，這僅僅是人類在奔向宇宙漫長而久遠的“金橋”上剛剛邁出了第一步。
近些年來，在全球範圍內高技術群體蓬勃發展的大趨勢下，航天技術更加活力倍增，各種新型航天器不斷湧現。第三代、第四代高效率、多功能、全自動的航天器相繼上天，載人航天器出現了嶄新麵貌，先後發射了“半永久性”空間站和自由往返天地之間的改進型航天飛機，實現了空間站與航天器的多頭對接和宇航員創造在空間連續生活、工作超過一整年和在太空行走、勞作等新紀錄，為21世紀人類重返月球和飛往火星，提供了必要條件。在空間軌道上開展了發射、收回、修複、調整各種衛星、空間實驗室、宇宙探測飛船和太空望遠鏡，並派出了飛往銀河係尋找“外星人”的“地球特使”，同時開展了空間工業加工試驗工作，為進一步拓展航天技術的空間工業應用打下了基礎。航天技術在軍事領域裏的應用，有了突飛猛進的發展，航天兵器已悄悄進入外層空間，這給空間係統增加了安全保障，同時，也使和平的太空宇宙蒙上了一層恐怖的陰影。
令人欣喜的是航天技術的日益成熟，豐富的正反兩方麵經驗不僅使航天事故率明顯下降，而且完全按照人的科學意誌行事的成功率大大提高，使舉世矚目的航天事業更加健康發展。這無疑與支撐航天技術穩步發展的三大支柱的日益堅強是分不開的。
航天技術之所以令人神往、驚歎，就由於它蘊含了現代高技術群體的集體力量。它是由運載器技術、航天器技術和航天發射與地麵測控技術構成的高度綜合性技術。它集中了近代力學、數學、物理學、天文學、大地測量學等基礎理論，廣泛應用了現代電子學、微電子學、無線電、自動化、真空、低溫、高溫、計算機、機械加工、冶金、化工等多學科高技術。它的發展又促進了現代天文學、空間物理學、地球物理學、生命科學、航天醫學以及係統工程管理科學等一大批基礎科學和應用科學的突破性發展。
1.“茁壯成長的”——運載器技術
運載火箭技術的發展經曆了漫長的曆史。中國是發明火箭的國家。早在宋朝的宋太祖開寶三年(即公元970年)，就有人開始用黑色火藥裝在紙筒內，點燃引線後用弓箭射向敵方，作為“火攻兵器”。到明朝初年，這種“軍用火箭”已相當完善並廣泛應用於戰場，被稱為“空中利器”，它的作用遠遠超過了刀、槍、劍、戟等冷兵器。到公元13世紀，中國的火箭技術傳到了歐洲，也曾被列作軍隊的裝備。但由於當時科學技術水平的限製，火箭技術一直發展很慢，以致被冷落下來，而其利用火箭噴射產生反作用力的原理卻保留了下來。
第一次世界大戰後，隨著科學技術的進步，現代火箭技術也開始發展起來。1926年，美國哥達德發射了世界上第一支液體火箭。而真正將這種火箭技術應用於現代兵器，研製成進功性導彈的卻是德國人。第二次世界大戰後期，德國法西斯集團為了挽救敗局，加緊研製出一種所謂“複仇武器”1號和2號，即“V-1”和“V-2”號導彈，這就是在馮·布勞恩等人主持下研製並發射成功的世上第一種實用型“V-2”型導彈。它能將約1噸重的彈頭發射到260公裏遠處。這種導彈的運載能力和射程，今天看來雖屬微不足道的“小不點兒”，但它卻是現代航天運載器的雛形。
第二次世界大戰之後，前蘇聯和美國都在積極發展火箭導彈，美國甚至幹脆把德國許多火箭專家運到美國為之研究在“V-2”基礎上發展新型遠程彈道式導彈技術。1957年8月，蘇聯發射成功世界上第一顆洲際彈道導彈，同年12月，美國也發射了自己的洲際彈道導彈。
導彈是在火箭基礎上發展起來的。具體說，依靠火箭發動機推進的飛行器而未裝備製導係統，依靠其彈道自由飛行的稱為火箭。這種飛行器如裝載的有效載荷是戰鬥部(各類型的炸藥)，則稱為火箭武器；有效載荷不是戰鬥部而是某種儀器設備，則根據其任務不同而稱其為“探空火箭”、“衛星運載火箭”等等。依靠火箭發動機推動的飛行器既裝有戰鬥部，又裝有製導係統的火箭，就稱為導彈了。因此，一般說火箭與導彈是既有區別又有聯係的一種裝備。一顆火箭發動機推進的飛行器，裝上製導係統，再裝上航天器，就成為航天運載火箭；如裝上戰鬥部，就是導彈。可見有效載荷一更換，它就“變種”了。這就是為什麼1957年8月蘇聯發射世界上第一顆洲際導彈之後兩個月，到1957年10月4日就又發射成功世界上第一顆人造地球衛星，這是因為把同一種洲際導彈頭更換上人造衛星就發射上去了。
作為航天運載器，在目前技術條件下，要達到每秒7.9公裏以上的飛行速度，需要很大的推力。因此，依靠單級火箭是無能為力的，隻有依靠多級火箭，實行“接力推舉”，運載器起飛後，第一級火箭完成任務、燃料也燒完了，就可脫離運載器同時起動第二級火箭，依次接力，使運載器速度不斷增加，而重量又不斷減輕。所以，運載火箭都是多級的，一般有兩級、三級，還有四級的。
運載器的多級火箭大多使用液體推進劑，一般用酒精、煤油和液氧作燃料，先進的運載火箭已大多使用液氫和液氧高能推進劑；還有的“助推火箭”、“末級火箭”多使用固體推進劑”實質上是一種高能火藥做燃料，在燃爆中產生巨大推力。目前，運載火箭的重量多為數十噸至數百噸，個別特大型的達到數千噸。長度一般為數十米，個別大型的達100米；直徑多為數米，個別大型的達10米。
隨著70年代航天技術的新發展，在近地軌道上建立了空間站。這種空間站一般都在300～800公裏高度的近地軌道上，地心引力已極其微弱，處於微重力狀態，科學家們就設想，在發射未來飛行星際宇宙飛船時，就可以避開地球引力，不需要製造大功率運載火箭從地麵上發射，而是可以先從地麵發射“散裝件”，然後在空間站上組裝好，再從空間站上發射。事實上，從1981年4月12日美國航天飛機上天後，已多次從航天飛機上發射宇宙探測飛船和各種繞地人造衛星。這樣就可以大大節省運載火箭的推力了。因為在航天飛機上或空間站上發射航天器，它們本身既在失重條件下，又已具備了每小時2.8萬公裏的速度，即已有相當於每秒7.78公裏的速度，這當然就可以省力多了。
運載火箭作為航天器的運載工具，其根本動力就是來源於火箭發動機。它將能源轉化為工作介質的動能，形成高速射流排出而產生推力。按使用的能源分類，通常分為化學火箭發動機、核火箭發動機、電火箭發動機和光子火箭發動機。
所謂“化學火箭發動機”，就是指其推進劑是化學材料，既是能源又是工作介質，它在燃燒室內進行放熱反應，將化學能轉化為熱能，生成高溫燃氣，再將熱能轉化為高速氣流動能，產生推力。按推進劑的物態分為液體火箭發動機、固體火箭發動機和混合火箭發動機。
所謂“核火箭發動機”，就是指其使用燃料能源，用氫作工作介質，經核反應或反射性衰變釋放熱能加熱工作介質，經噴管高速排出，產生推力。
所謂“電火箭發動機”就是指電作能源，使用氫、氮、氬或銫、汞、銣、鋰等堿金屬蒸汽作工作介質，用電能加速工作介質，形成高速射流排出，產生推力。
科學家們還設想，將來可用一種“光子火箭”發動機，所謂“光子火箭”發動機就是使光子流以光的速度從火箭噴管排出，火箭就可以接近光速的速度飛行。但是，目前如何產生光子流仍未研究出來，要產生光子流就必須研製出比現代核反應發動機效率更高的核反應裝置，同時還要解決光子流定向噴射問題。因此，這將是21世紀科學家的任務了。
2.營造太空載體的航天器技術
人類要奔向宇宙空間，在那裏長期活動，必須有一套相適應的活動“基地”。這個“基地”的大小，主要根據人們的需要和特殊要求，用以滿足太空活動時的“船”或“車”，這就是經過專門設計的航天器。這是征服宇宙的必要條件和惟一工具，在現代航天技術領域中居於重要地位。沒有航天器，就沒有航天事業可言，航天器在發展科學技術，開發空間經濟，增強綜合國力和加強軍事實力中發揮著越來越大的作用，對於一個國家的生存發展、搶占戰略製高點，具有難以估量的重大戰略意義。因此，不斷研究發展航天器技術，已成為各國的重點科研項目和竭力追求的戰略目標。
從本世紀50年代後期至今的40年來，世界航天器技術由創立到發展，出現了根本性的變化。品種越來越多、用途越來越廣、麵貌越來越新、質量越來越高。
航天器，按運行軌道分為兩大類。第一類是環繞地球運行的航天器，包括人造地球衛星、衛星式載人飛船、航天站、航天飛機等；第二類是完全脫離地球引力飛往月球或其他行星，以至星際間空間運行的航天器，一般稱為登月飛船、空間探測器等。航天器又分為載人和無人兩類。載人飛船一般能在空間作短暫飛行，然後可自行返回地麵。而載人航天站則可容納多人在內生活和工作，且可在軌道上長期送行。載人航天器中能集運載、航行和返回於一身的是航天飛機。航天器在軌道上或空間航行，能在超高空、強輻射、持續失重和溫度劇烈變化的特殊環境中活動，是因為航天器中裝備著一整套操縱、控製、能源、通信、計算、返回和生命保障係統。並可根據不同的任務裝備專用係統。世界航天器技術正向更加嚴密、科學、實用、可靠的方向，以更快的速度迅速發展著。
航天器的運行原理是什麼呢?航天器和自然天體一樣，都要按一定的力學定律運行。人類無力改變自然天體的運行軌跡；而人造航天器則可根據發射目的，人們可以利用航天器上的動力係統和控製係統不斷改變其航行軌跡。這主要由以下技術參數決定：
速度與高度
航天器在獲得一定速度時(一般要達到第一宇宙速度以下)，並達到一定高度(離地麵125公裏以上)時，開始進入“近地軌道區”繞地球做勻速運動，此時的“軌道”有兩種幾何形式，一種是圓形軌道，即以地球為中心，航天器的飛行軌跡高度基本不變，是個均值。此時的速度要保持在每秒7.9公裏。另一種是橢圓形軌道，即當航天器運行速度大於第一宇宙速度而又小於第二宇宙速度時，就會出現橢圓形軌道。這時，地球處於橢圓的一個焦點上，航天器圍繞地球旋轉時，它們之間的距離是個變量，離地球最近的一點稱“近地點高度”，離地球最遠的一點稱“遠地點高度”。在繞地軌道上運行的航天器，其運行壽命和用途與軌道高度有直接關係。高度高，航天器的空間運行壽命就長些，反之，則壽命短些。如用於照相偵察，則不宜飛得太高，而如用於通信、轉播、傳輸信息，則可運行在高度很高的“定點同步靜止軌道”(即：在35786公裏高度上作正圓形繞地球軌道飛行，其運行速度和地球自轉速度一樣。因此好像是靜止定點地“掛在地球某地上空，故稱之)。因此，航天器的高度和速度要根據實際來選擇。
至於飛出地球運轉軌道，已等於或大於第二宇宙速度時的航天器，其高度和速度對軌道的影響，則不是圓與非圓的問題，而是另一種空間軌道的問題了。
運行周期
通常這是專指航天器繞地球運行一圈的時間，其周期長短與軌道高度有關，軌道高，繞圈大，運行時間就長；反之，則短。但周期也不能太短，最短也不能少於84分鍾，因為再短就說明軌道高度離地麵太近了，低於125公裏時，就使航天器受到微薄空氣的阻力而慢慢下降高度，最後終於要掉回地球上來。掌握了航天器運行軌道和運行周期，就可以計算出該航天器經過某地上空的時間和觀察視場。