航天器在大氣層外宇宙空間的運動速度，或稱航天器飛行速度、航天器軌道速度等。航天飛行速度與航天器的飛行軌道、所在天體有關(guān)。

　　在討論航天器相對于一個天體運動時，如果把天體視為質(zhì)量集中的一個質(zhì)點，則該天體形成的引力為中心力場，其質(zhì)心為引力中心，此時航天飛行速度可由能量守恒定律確定，即：

　　式中，為航天飛行速度，為天體的引力常數(shù)，它等于萬有引力常數(shù)與天體質(zhì)量的乘積， 為航天器到天體引力中心的距離，為軌道常數(shù)。當(dāng)時，航天器的飛行軌道為橢圓軌道，當(dāng)時，航天器的飛行軌道為拋物線軌道，當(dāng)時，航天器的飛行軌道為雙曲線軌道。

　　圓軌道是橢圓軌道的特例，圓軌道的軌道速度稱為該天體的環(huán)繞速度，其計算公式為：

　　拋物線軌道的軌道速度稱為該天體的逃逸速度，計算公式為：

　　從上面公式可看出， 逃逸速度是環(huán)繞速度的倍。

　　環(huán)繞速度和逃逸速度與天體的引力常數(shù)和航天器與天體質(zhì)心的距離有關(guān)。對于太陽系內(nèi)主要天體，航天器在天體表面的環(huán)繞速度和逃逸速度列出如下：

　　天體           環(huán)繞速度             逃逸速度

　　(km/s)                (km/s)

　　地球              7.9                      11.2

　　火星              3.5                       5.1

　　金星               7.3                     10.3

　　土星              25.2                      35.5

　　月球              1.68                      2.37

　　航天器在地球表面的環(huán)繞速度和逃逸速度(不考慮大氣影響)，分別稱為第一宇宙速度（7.9 km/s）和第二宇宙速度（11.2 km/s）。

　　航天器從地球表面起飛(不考慮大氣影響)，飛出太陽系所需要的速度稱為第三宇宙速度。

　　第三宇宙速度(16.6 km/s)是指在地球表面脫離太陽引力場所需要的最小速度，一般由下面公式計算：

　　式中，為第二宇宙速度，為假定沒有地球引力作用條件下，在地球表面脫離太陽引力所需要的最小速度，為地球的公轉(zhuǎn)速度。

　　航天器在地球引力范圍內(nèi)飛行，其飛行速度一般大于等于環(huán)繞速度，小于逃逸速度。月球在地球引力范圍內(nèi)，因此飛向月球不需要大于逃逸速度。

　　相對于地球的環(huán)繞速度、逃逸速度和脫離太陽引力速度都隨高度增加而減小：

　　離地球表面高度          環(huán)繞速度         逃逸速度        脫離太陽引力速度

　　(km)                  (km/s)            (km/s)               (km/s)

　　0                       7.9              11.2                  16.6

　　200                     7.8              11.0                  16.5

　　500                     7.6              10.8                  16.4

　　1000                    7.4              10.4                  16.1

　　5000                   5.9                8.4                  14.9

　　20000                  3.9                5.5                  13.5

　　35786                  3.1                4.3                  13.1

　　一般，載人飛船的軌道高度在200km－500km之間，資源衛(wèi)星和對地觀察衛(wèi)星的軌道高度在1000km以下，全球定位衛(wèi)星的軌道高度在20000km左右，35786km是地球同步衛(wèi)星的軌道高度。

　　返回式衛(wèi)星、載人飛船在完成任務(wù)后要返回地面，這時需要進行離軌制動，以降低飛行速度和方向，使之進入返回軌道，最終降落到地面。為降低再入返回時的氣動加熱，在再入返回過程中需要進行速度控制。

　　亞軌道飛行器，是低于地球環(huán)繞速度飛行的一種飛行器，可實現(xiàn)遠程或洲際飛行，飛行速度與飛行距離有關(guān)。美國的CAV（Common Aero Vehicle）是用于軍事目的的一種亞軌道飛行器，它由運載火箭發(fā)射，分離后速度可達6km/s－7km/s，在100km~30km左右的高度進行無動力滑翔飛行，臨近地面目標時，速度可保持在1km/s－2km/s左右。