月球1號是首個達到第二宇宙速度的太空探測器[9]
第二宇宙速度（英語：second cosmic velocity），就是地球的“脱离速度”或者“逃逸速度”，是指在地球上发射的物体摆脱地球引力束缚，飞离地球所需的最小初始速度。将无穷远处的物体的势能记为0，则距离地心为
r
{\displaystyle r}
的地方，势能为
−
G
M
m
r
{\displaystyle -{\frac {GMm}{r}}}
,那么在地表的待发射的物体势能为
−
G
M
m
R
{\displaystyle -{\frac {GMm}{R}}}
。[10]若要脱离地球的引力圈（即逃离地球），相当于要给该物体一定的动能来抵消它在地球表面的重力势能
−
G
M
m
R
{\displaystyle -{\frac {GMm}{R}}}
，恰好完全抵消时，即是逃离地球所需最小的速度（如下式）。
1
2
m
v
2
2
−
G
M
m
R
=
0
{\displaystyle {\frac {1}{2}}mv_{2}^{2}-{\frac {GMm}{R}}=0}
v
2
=
2
G
M
R
=
2
g
R
=
11.2
{\displaystyle v_{2}={\sqrt {\frac {2GM}{R}}}={\sqrt {2gR}}=11.2}
km/s
此外，也可以从能量守恒的角度来解释上式：物体恰好逃离地球时速度为0，逃离地球后最终它会到达离地球无限远处，因此有上式的动能和势能之和为0。换句话说，假设太空船的飞行没有阻力，那么只要它在初始时刻达到第二宇宙速度，那么就能保证它能够逃离地球并最终到达离地球无限远处，在初始时刻之后并不需要继续提供能量。
然而，地球表面有稠密的大氣層，太空船飞行有阻力，并且難以达到這樣高的初始速度起飛。實際上，太空船是先離開大氣層，再加速完成脫離的（例如先抵達近地軌道，再在該軌道加速）。在這高度下，太空船的脫離速度較小，約為10.9公里/秒。[11]实际上太空船發射中的飞行速度远比计算值要低得多，太空船尾部的喷射器持续地给予向上的推力分力
，而这个力只要大于地球对太空船所施加的吸引力，即Δ>0，太空船就能脱离（或者說遠離）地球的引力场。因此亦有人認為，只要向上分力持續大於太空船重量，便可以相較微小許多的初速脱离地球的引力场，然而所花時間的加長，使得這在實際情形中並不佔優勢。[12]