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在此后的三四百年里，虽然地球东西方的科学家们对火星进行了著有成效的探测，取得了大量关于火星的数据，但是由于受“宇宙速度”所限，到了25世纪，地球人类仍然还无法乘坐航天器进入火星。出于地球人类数百万人口的巨大人口压力，东西方的科学家们都在考虑向火星移民的问题。为了实现向火星移民，科学家们做了大量的准备工作。
首先是要制造新型火箭，新的自动机械设备，这就需要全新的技术。二十世纪中叶人类乘着“阿波罗”飞向月球，单程往返时间只用了三天。天文学家们经过计算，月球距离地球大约千万分之四光年，384,401公里。月球离地球近地点距离为363,300公里。距离地球最远的远地点距离为405,493公里。以此计算，“阿波罗”每天飞行里程在12万公里以上。
但是，以地球和火星之间的最近距离计算，按照“阿波罗”飞船的速度，飞往火星需要六个月时间，再用六个月返回地球。根据科学家们的精确计算，火星距离地球有55757930公里。为了确定到达火星的时间，首先我们必须确定地球与火星的距离。火星是距离太阳的第四颗行星，距离地球第二近的行星（金星距离地球最近）。但两颗行星之间的距离因环绕太阳的运行而时刻发生着变化。理论上来说，地球和火星最近点将发生在火星位于距离太阳最近点（近日点），而地球位于距离太阳最远点（远日点）。这样两者之间的距离只有5460万公里。从天文资料看来，两者最近距离发生在2003年，那时候地球距离火星5600万公里。
当两颗行星都位于距离太阳最远点，且位于太阳的两边时，两者之间距离最远，大约为4.01亿公里。两者的平均距离为2.25亿公里。
有科学家设想乘坐光速航天器飞向火星，只要3分钟就到了。光速每秒30万公里，每分钟可以飞行1800公里，自然3分钟就到了。但是就目前人类的科学技术，根本不可能制造出光速航天器。它只能作为人类的远景目标而已。
言归正传，前面已经说到，以地球和火星之间的最近距离计算，按照“阿波罗”飞船的速度，飞往火星需要六个月时间，再用六个月返回地球。所以往返一次需要整整一年的时间，而且在火星上一天也不作停留。由此看来，要登上火星，还必须创制速度比“阿波罗”飞船速度快得多的新型飞船。于是科学家们开始了向第四宇宙速度的进军。
关于“宇宙速度”，科学家们给它的定义是，从地球表面向宇宙空间发射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度。人造卫星所以能围绕地球运行是因为有恰当的速度，如果速度不够大，就会落回地面;如果速度过大，则会脱离地球引力场或太阳引力场。
人类的航天活动，并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器作圆周运动。众所周知，必须始终有一个力作用在航天器上。其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径，即F=mv^2/R。在这里，正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力，正好与物体作曲线运动的离心力方向相反。经过计算，在地面上，物体的运动速度达到7.9千米/秒时，它所产生的离心力正好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度。
宇宙速度是物体从地球出发，在天体的重力场中运动，四个较有代表性的初始速度的统称。航天器按其任务的不同，需要达到这四个宇宙速度的其中一个。
第一宇宙速度（又称环绕速度）：是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度（也是人造地球卫星的最小发射速度）。大小为7.9km/s)。