航天技術經過四五十年的發展，已進入全麵收益階段。目前，應用衛星在不斷完善和擴大應用的範圍；軍用衛星在不斷地更新換代；天文衛星和星際探測器在不斷地發回有關宇宙的新信息；載人航天飛行在有條不紊地進行著；航天飛機和宇宙飛船經常性地往來於天地之間；國際“阿爾法”空間站已經建造……在更加遙遠的將來，航天技術將朝著哪些方向發展，航天技術的未來將麵臨哪些挑戰呢？
無論進行何種選擇，航天技術的發展必須以解決人類麵臨的問題、造福於人類和增進人類知識財富三大目的為本。當前，人類麵臨著數不清的問題，工業化的發展使這些問題變得日益嚴重。航天時代以來，人們提出了種種解決上述問題的途徑。有些也許可以作為航天未來發展的方向。
人口、生態和環境是當今世界的熱點問題。1969年，美國物理學家奧尼爾提出了太空城和太空移民的設想。他認為，解決上述問題的最好的辦法是在太空中建造一個個太空城，逐步把人類移居到地球周圍的太空城中。太空城內建有一種適於植物生長的自然環境，上麵有百草、樹木、河流和湖泊。除了這些人工自然環境外，太空城內還有道路、居住區、娛樂區、商業區、工作區等等。人類移居太空後，讓地球長時間按著自然力的作用進行重新改造，恢複過去的生機和良好的生態環境。經過幾百年後，地球會在沒有人類幹預的情況下，輕裝上陣，變得更加生機勃勃、動物成群、綠樹成蔭、風調雨順、風和日麗、萬象更新。如果有必要，人類還可以重返地球。
作為太空移民概念的擴大，20世紀70～80年代出現了大量建立月球基地甚至改造火星的設想。美國宇航局科學家於1991年7月8日就提出了這樣一個設想。他們就改造火星的進程製定了大致的時間表：在完成初步探測後，到公元2014年，人類先遣隊將率先登上火星。他們先進行考察工作，初步開辟赤道地區。再過15年後，1萬名專家將登上火星。他們架起太陽光反射器、開辦核化工廠、建立核電站煆燒火星礦石和亂石。這些工作都是為了大量產生二氧化碳，創造人工溫室效應，使火星表麵氣溫逐漸升高。
大約到2080年，火星的平均氣溫將達到-15℃，這時，天空將會出現雲層；赤道附近的凍原植物也開始放出氧氣；兩極地區的冰和幹冰開始融化。漸漸地，大氣層變得更加濃厚、河流和湖泊慢慢形成，植物生長更加旺盛，氧氣量更加充足。這個過程不斷向良性方向發展：低等動物和植物越來越多，氧氣越來越豐富，溫度越來越高，涓涓細流彙成大海。到2130年，火星溫度將升至10℃以上；大約到2170年，巨大的植物係統將足以使大氣富含氧氣。這時，火星上看到的景象是：藍藍的天空、碧綠的原野、清清的河流、茂密的森林，一切都是那麼生機勃勃。到那時，人類終於把比薩哈拉大沙漠還惡劣百倍的火星改造成了第二個地球。
為解決能源問題，科學家們提出了衛星太陽能電站設想。20世紀70年代美國有多家公司深入研究了衛星電站問題。波音公司在太陽能衛星電站上所做的工作最多，也最細致。該公司設想的電站有兩種形式：一是光電轉換方案，另一種是勃萊頓熱循環方案。每一種方案都以發出電力10GW的電功率為目標。第一種方案又包括使用矽光電池和砷化镓光電池兩類。第二種方案同地麵上的汽輪發電機很相似，它依靠巨大的空腔式吸熱器吸收太陽輻射，吸收的熱量使循環器中的液氦氣化並達到上千度高溫。氦氣膨脹時，通過上部的渦輪並驅動其高速旋轉。回流經冷卻器進入壓縮機。渦輪驅動壓縮機和發電機，可產生10000伏交流電輸出，經變壓器升至33萬伏後再以微波形式發送回地麵。