Estos esfuerzos pueden involucrar tanto seres humanos viajando en naves espaciales como satélites con recursos de telemetría o sondas teleguiadas enviadas a otros planetas (orbitando o aterrizando en la superficie de estos cuerpos celestes).
La ciencia que estudia los vuelos espaciales y la tecnología relacionada con ellos se denomina astronáutica.
Las personas que pilotan naves espaciales, o son pasajeros en ellas, se llaman astronautas (en Rusia: cosmonautas; en China: taikonautas). Técnicamente se considera astronauta a todo aquel que emprenda un vuelo sub-orbital (sin entrar en órbita) u orbital a como mínimo 100 km de altitud (considerado el límite externo de la atmósfera).
El cielo siempre ha atraído la atención y los sueños del hombre. Ya en 1634 se publicó la que se considera primera novela de ciencia ficción, Somnium, de Johannes Kepler, que narra un hipotético viaje a la Luna. Más tarde, en 1865, en una famosa obra de ficción titulada «De la Terre à la Lune», Julio Verne escribe sobre un grupo de hombres que viajó hasta la Luna usando un gigantesco cañón. En Francia, George Méliès fue uno de los pioneros del cine, y en su película «Le voyage dans la Lune» (1902) acabó creando una de las primeras películas de ciencia ficción en la que describía un increíble viaje a la Luna. En obras como «The War of the Worlds» (1898) y «The First Men in The Moon» (1901), Herbert George Wells también concibe ideas de exploración del espacio y de contacto con civilizaciones extraterrestres.
Aún faltaba mucho para que el ser humano pudiera alcanzar el espacio exterior, pero este sueño se hizo realidad, en parte, a través de las ideas de estos visionarios y del trabajo de pioneros. Entre estos pioneros se debe recordar a los ingenieros aeronáuticos Robert Hutchings Goddard (EE.UU.), Konstantin Tsiolkovsky (Rusia), Hermann Oberth (Alemania), y más recientemente Wernher von Braun (Alemania) y Serguéi Koroliov (URSS).
Muchas aspiraciones de la astronáutica pueden hacerse realidad en pocos años. Desde mejores motores de cohetes hasta descubrimientos científicos revolucionarios y viajes tripulados a Marte son las promesas de la exploración espacial en este nuevo siglo.
Un motor revolucionario, que puede hacer avanzar la tecnología astronáutica, es el motor Scramjet, capaz de alcanzar velocidades hipersónicas de hasta 15 veces la velocidad del sonido. El motor Scramjet no posee partes móviles, y obtiene la compresión necesaria para la combustión por el aire que entra por el frente, impulsado por la propia velocidad del vehículo en el aire. La NASA probó con éxito un motor de este tipo en 2004. El cohete, llamado X-43A, fue llevado hasta una altitud de 12.000 m por un avión B-52, y lanzado en la punta de un cohete Pegasus a una altitud de 33.000 m. Alcanzó la velocidad récord de 11.000 km/h.
Otra posibilidad de avance en la tecnología de motores de cohetes es el uso de propulsión nuclear, en el que un reactor nuclear calienta un gas produciendo un impulso que es usado para producir empuje. O la idea de construir un cohete en forma de vela, que se alimentaría por energía solar, lo que permitiría mayor velocidad y viajes a distancias mayores.
Los descubrimientos recientes de planetas fuera de nuestro sistema solar están despertando la posibilidad del descubrimiento de vida extraterrestre. Pero es posible que sea descubierta aquí, en nuestro sistema solar, pues, Europa, satélite natural de Júpiter, es una fuerte candidata a poseer organismos vivos. Esto es porque se sabe que, bajo una capa de hielo, probablemente exista un mar extraterrestre que puede albergar seres vivos.
El descubrimiento de la tecnología necesaria para mantener una base permanente de hombres en la Luna podría ser el inicio de la explotación comercial de la misma. Muchos minerales podrían ser extraídos y enviados a la Tierra. Otra posibilidad sería el uso de la Luna como base de lanzamiento de cohetes para los planetas más alejados de la Tierra, y aún más lejos, fuera del sistema solar. Tal posibilidad tendría la ventaja económica de la baja gravedad lunar, que permitiría lanzar naves más lejos y usando menos combustible.
Todas estas posibilidades son bastantes esperanzadoras, incluyendo el plan reciente de los EE.UU. de enviar humanos a Marte. Esto podría ser un paso importante para descubrir si allí ya hubo vida o no.
