第一节高空探测火箭
火箭的应用十分广泛，被许多国家用作科学考察，还可运载航天器进入外太空，探空火箭系统由有效载荷、火箭、发射装置和地面台站组成。有效载荷多数被装在箭头的仪器舱内，但是仪器舱的直径有时可大于箭体直径。
有效载荷采集到的信息通过遥测装置发送到地面台站进行处理，或者在火箭下降过程中将有效载荷从火箭内弹射出来，利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面进行回收。
通常情况下，探空火箭比探空气球飞得高，比低轨道运行的人造地球卫星飞得低，是30～200千米高空的有效探测工具。探空火箭所获得的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究等，为弹道导弹、人造卫星、载人火箭、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。探空火箭还可用于某些特殊问题的试验研究，如利用探空火箭提供的失重状态来研究生物机体的变化和适应性，利用探空火箭进行新技术和仪器设备的验证性试验等。探空火箭一般为无控制火箭，其优点是结构简单、成本低廉、发射方便等，特别适用于临时观察短时间内出现的特殊自然现象（如极光、日食、太阳爆发等）和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象(如天气)。发射无控制火箭的特殊技术有以下几点主要要求：保证飞行稳定、达到预定的探测高度和减少弹道顶点和落点的散布等。
世界上第一枚专门用于高空大气探测的火箭是1945年美国研制成功的“女兵下士”火箭。它能将11千克的有效载荷送到70千米的高空。此后，美国和苏联利用缴获的V-2火箭发射了一批探空火箭。20世纪50年代的国际地球物理年活动，大大推动了探空火箭的发展。为此，许多国家开始研制探空火箭。一直到80年代，世界上已有20多个国家发展或使用了探空火箭，探空火箭的年发射量高达数千颗。
中国探空火箭的研制是在1958年与仿制苏联P-2号导弹同时起步的。在随后的20多年的时间内，我国探空火箭技术大体经历了两个发展阶段：第一个阶段为初期试验阶段（1958年至20世纪60年代末），主要任务是探索发展途径，掌握探空火箭研究、设计和制造方法，开展空间探测活动等。一直到1960年9月，我国自行研制的第一枚液态燃料气象火箭“T-7”首次发射成功。从此，我国相继开展了各种不同用途的液态燃料探空火箭和固态燃料探空火箭的研制；第二阶段为重点提高阶段（20世纪70年代初至80年代初），主要任务是使我国固体燃料气象火箭向小型化、标准化发展，为进行高空气象参数的日常性探测做好准备。在这一阶段中，由于我国空间活动的重点已开始转入空间飞行器的研制，探空火箭的发展速度相对缓慢，但探空火箭的技术水平和探测水平，与第一阶段比起来，已经有了显着的提高。
第二节生物试验火箭
生物火箭是一种用于生物学研究的探空火箭，其任务是将试验用的生物发送到高空，研究实验生物在火箭密封舱内对飞行的适应性、飞行综合因素作用的忍耐能力，研究超重、失重、宇宙辐射等因素对生物机体生理功能的影响等。这些研究对建立空间生物学以及研究载人航天的生命保障系统具有重要意义。
生物实验火箭最重要的用途就是解决密封舱、生命保障系统和数据获取系统等一系列问题，尤其是生命保障系统必须能够提供生物舱内适应生物生存的良好环境条件，即保证舱内压力为1个大气压，温度为15℃～25℃。这一温度与地面温度大致相同，有利于宇航员在太空中生活和工作。
早在1964年，中国成功发射了第1枚生物试验火箭Ｔ-7Ａ，全长为10.81米，重1.144吨，最大飞行高度为76千米。第二年6月又成功发射2枚生物实验火箭。3次试验飞行高度均达到60～70千米。不仅如此，所载的白鼠等实验动物全部活着返回地面。1966年，又有2枚生物试验火箭T-7A（S2）发射成功，飞行高度为68～70千米，所载的大型动物“小狗”“小豹”和“珊珊”均活着回到地面。试验验证了密封生物舱结构和生活保障系统设计的合理性和可靠性，从而获取了高等动物在各种飞行条件下的试验数据和资料，迈出了我国宇宙生物试验研究的第一步。
第三节气象预报火箭
气象火箭可以说是探空火箭的一种衍生。它的主要作用是探测高层大气物理特性及现象。一般来说，气象火箭的探测范围主要在探空仪高度以上，人造卫星高度以下，大约在30～100千米之间。
据了解，气象火箭的探测方法多种多样：其中有的是利用装在火箭上的感应气压、温度、湿度等的仪器，将飞行中测得的资料用无线电发送到地面；有的在高空弹出带有降落伞的测量仪器，来测定高空气压、温度、湿度等要素；有的由火箭在空中弹出金属箔条、化学发光物质等示踪物，以便地面追踪，从而测定高空风及乱流等；还有依靠在地面接收火箭携带的仪器从空中发出的电波、声波等，通过分析来研究大气结构；也有利用气象火箭在高空对空气成分取样来进行研究。
运用气象火箭探测大气的方法有4种：一是火箭在上升途中运用其所带的仪器直接测量，这种方法出现在早期，现在已经被淘汰了；二是火箭在上升时，可以按时将其携有的仪器分开，仪器再依靠降落伞缓慢下降，自动测量；第三种就是火箭在上升或下降时，陆续释放出不同的仪器，这些仪器将所测的温度、湿度、气压和风向的数据，通过无线电发射机准确地发回地面，有的是各种跟踪物，如金属丝、无声榴弹、带反射靶的气球带等，用以测量不同高度的风速、风向；最后一种是取样瓶，即在取得空气样品后，返回到地面。