desno|mini|180px|Space Shuttle Pod pojmom svemirski letovi označavaju se putovanja ili prijevoz u ili kroz svemir. Prijelaz između Zemlje i svemira određen je prema Međunarodnoj vazduhoplovnoj federaciji (Fédération Aéronautique Internationale, FAI) na visini od 100 kilometara (Kármánova linija), a istu definiciju koristi i NASA, dok Američke zračne snage (US Air Force) definiraju tu granicu na visini od 50 milja (80 km). Obje definirane granice nalaze se u visokim slojevima atmosfere (mezosfera). Iako su prve rakete na čvrsto gorivo bile poznate već nekoliko stotina godina (vatromet i slično), tek 1903. godine Konstantin Ciolkovski u svom radu je načinio prve izračune za let raketa na bazi trećeg Newtonovog zakona. Prve rakete na tečni pogon izradio je Robert Goddard 1920-ih, a dalje ih je tokom Drugog svjetskog rata usavršavao njemački naučnik Wernher von Braun. Razvojem svemirskih letjelica bavi se astronautika.
Prvi praktični svemirski letovi počeli su 1957. godine, lansiranjem sovjetskog satelita Sputnjik 1. Prvi svemirski let sa ljudskom posadom bio je Vostok 1 kada je Jurij Gagarin 1961. postao prvi čovjek u svemiru. Nakon njega, desilo se prvo slijetanje čovjeka na površinu Mjeseca 1969. s američkom letjelicom Apollo 11. Uslijedila je izgradnja prve svemirske stanice sa ljudskom posadom (Saljut 1) 1971. godine. U sklopu američkog svemirskog programa Space Shuttle od 1981. počele su se koristiti letjelice koje su bile višekratno upotrebljive. Do kraja 2017. preko 500 osoba bilo je u svemiru.
Svemirske letjelice bez ljudske posade (svemirske sonde) već su u velikoj mjeri istražile površine Mjeseca i Marsa. Veliki broj komunikacijskih satelita rade u geostacionarnim orbitama. Navigacijski sateliti kruže oko Zemlje, tako da se sa svakog mjesta planete može primiti signal što većeg broja tih satelita. Sateliti za istraživanje površine Zemlje vrše fotografiranje površine planete u komercijalne, istraživačke i vojne svrhe.
Historija Iako su dugi niz vijekova postojale teorije o putovanju na Mjesec i druge planete i zvijezde, tek u 20. vijeku razvojem raketne tehnologije razvio se, do danas, mali broj praktičnih tehnika pomoću kojih se mogu dostići dovoljno velike brzine za takva postignuća. Da bi se tijelo postavilo u jednostavnu orbitu oko Zemlje potrebno je da dostigne prvu kosmičku brzinu (brzina oslobađanja; 7,91 km/s).
Teoretske postavke i prvi pokušaji
Ruski naučnik Konstantin Ciolkovski (1857–1935) među prvim je koji se detaljnije pozabavio teorijom svemirskih letova. Formulirao je osnovne matematičke principe raketnog pogona i sačinio osnovnu jednačinu za let rakete. Njemački naučnik Hermann Oberth (1894–1989) postavio je 1923. također jednu sličnu jednačinu te je konceptom višestepene rakete, poput Ciolkovskog, pokazao koliko je potrebno uložiti energije za slanje nekog korisnog tereta u željenu orbitu.
Među prvim inženjerima i eksperimentalnim naučnicima bili su, između ostalih, austrijski astronom i raketni pionir Max Valier (1895–1930) i Amerikanac R. H. Goddard (1882–1945). Valier se ubraja među prve evropske istraživače koji su eksperimentirali sa pogonom na tečno gorivo te je, između ostalog, konstruirao i raketni automobil (danas izložen u Njemačkoj). Tokom njegovih testova u laboratoriji u Berlinu, eksplodirao je raketni motor a Valier je tom prilikom poginuo. Oko 1910. Goddard je razvio neke manje raketne motore, pomoću kojih mu je 1926. uspjelo lansiranje prve rakete na tečno gorivo.
Drugi poznati pioniri raketnih pogona su: Sergej Pavlovič Koroljov, Sovjetski Savez Nikolaj Dmitrijevič Kuznjecov, Sovjetski Savez James Van Allen, SAD Wernher von Braun, Njemačka Helmut Gröttrup, Njemačka.
Vojna i industrijska upotreba Proces razvoja raketne tehnologije nastavljen je u njemačkom Trećem rajhu, koji je u novim tehnologijama prepoznao mogućnost zaobilaženja uslova iz Versajskog mirovnog sporazuma. Tako je pod vodstvom von Brauna do početka Drugog svjetskog rata nastao vojni eksperimentalni poligon Peenemünde, na kojem su kasnije izrađivane rakete A4/V2. Raketa V-2 bila je koncipirana kao jednostepeni balistički projektil, te je postala prvi predmet kojeg je čovjek napravio, koji je prešao granicu svemira (dostigla je visinu od 174,6 km). Ova prva velika raketa na svijetu korištena je kao dalekometno oružje uglavnom protiv ciljeva u Londonu i Antwerpenu. Zbog relativno slabe tačnosti pogodaka i izuzetno lošeg odnosa između troškova i postignutih efekata na ciljeve, ova vrsta rakete bila je loš odabir u vojno-ekonomskim aspektima.
Vojni stratezi i političari Sovjetskog Saveza i SAD prepoznali su potencijal raketne tehnologije, koji se prvenstveno ogledao u tome da se rakete praktično nisu mogle presresti, te nakon rata iz okupirane Njemačke nisu pokušavali iznijeti samo rakete i skice za njihovu izradu, već su se pokušavali domoći njemačkih naučnika i njihovog znanja. Tako je već u posljednjim danima Drugog svjetskog rata otpočela utrka između SSSR-a i SAD-a koja se nastavila decenijama. Iz okupirane Njemačke obje sile su odnijele već napravljene rakete, cijela postrojenja gdje su one izrađivane, te odvele brojne naučnike i tehničare (američka tajna operacija "Paperclip" (spajalica)), te su u matičnim državama počele izgrađivati vlastite pogone i usavršavati tehnologiju.
Utrka tokom Hladnog rata thumb|lijevo|150px|"Ham Astročimpanza", 3,5 godine stara čimpanza, koja je poslana u svemir u sklopu programa Mercury 1961. godine U samim počecima Hladnog rata, svemirski letovi imali su prvenstveno propagandne svrhe. Pored svojih očiglednih vojnih vrijednosti, tadašnja javnost ih je smatrala za mjerilo progresivnosti dva konkurentna sistema.
Kao posljedica krize nastale nakon lansiranja Sputnjika u oktobru 1957. američka javnost je "preko noći" postala svjesna da su Sovjeti ranije tehnološko zaostajanje u trci gotovo u potpunosti nadoknadili. Od tog vremena, SAD su uložile mnogo veće resurse u istraživanje svemirskih letova, te se od tog momenta smatra da je svemirska trka uzela puni zamah. Sovjetima su u oblasti svemirskih letova uspjeli brojni važni poduhvati, od kojih su mnogi bili prve takve vrste. Već mjesec dana nakon starta Sputnjika 1, lansirali su letjelicu u kojoj se nalazio pas Lajka. Prvi čovjek u svemiru 12. aprila 1961. bio je Rus Jurij Gagarin, čiji let u orbiti je trajao 108 minuta. Sonde Lunik 2 i Luna 9 izvršile su probna slijetanja na Mjesec 1959. i 1966. godine, respektivno. Nasuprot toga, američka administracija na čelu sa predsjednikom Kennedyjem svoje napore je koncentrirala na slanje čovjeka na Mjesec. To su i uspjeli 20. jula 1969. godine, a televizijski prijenos slijetanja pratilo je preko pola milijarde ljudi.
Iako je civila svemirska agencija NASA stajala u središtu pažnje javnosti (a i dalje zauzima to mjesto), razvoj tehnologije svemirskih letova, pored prestižnih projekata koje je pratila javnost, isključivo je određivan u vojnim krugovima i njihovim interesima. Oko tri četvrtine svih lansiranja satelita služilo je i služi u vojne svrhe. Od 1959. SAD raspolaže s brojnim špijunskim satelitima, a od 1960. lansirale su brojne satelite za navigaciju (GPS sateliti), za praćenje vremena i za sistem ranog upozorenja.
Sovjetski Savez već od 1960-ih počeo je provoditi svoja istraživanja u vezi dugotrajnog boravka u svemiru, načinima i manevrima spajanja dviju svemirskih letjelica (modula) i izlazaka astronauta izvan svemirske letjelice, te su napravili prvi svemirsku stanicu Saljut 1. Godine 1975. izveden je prvi zajednički manevar spajanja s američkom svemirskom letjelicom, te napokon napravljena je i stalno naseljena svemirska stanica Mir.
Saradnja i globalizacija thumb|180px|desno|Svemirska stanica Mir Već tokom ere svemirske stanice Mir uočeno je značajno poboljšanje saradnje između SAD i Rusije. Tako naprimjer Space Shuttleovi su nekoliko puta pristajali na dotrajalu stanice, te time su značajno doprinjeli njenom održavanju.
Zajedničkim naporima, nakon obimnog planiranja 1998. godine je počela izgradnja Međunarodne svemirske stanice (ISS). Nakon pada Space shuttlea Columbia 2003. do ISS-a se moglo doći samo ruskim letjelicama Sojus, a isto se ponovilo nakon što je 2011. odlučeno da se flota Space Shuttleova prizemlji. Funkcioniranje ISS-a dogovoreno je do najmanje 2024, a moguće je produženje tog perioda sve do 2028. godine.
Osnove 180px|desno|thumb|Start rakete Sojuz TMA-5 Moderni pogon svemirskih letjelica funkcionira na principu akcije i reakcije (treći Newtonovom aksiom). Poput topa, koji se kreće unazad pri ispaljivanju projektila, tako se i raketa kreće naprijed kada iz sebe izbacuje masu nastalu sagorijevanjem goriva. Najvažnija osobina raketnog goriva iz pogonsko-tehničkog aspekta jeste njegov specifični impuls, koji predstavlja jedinicu efektivnosti motora i goriva. Što je taj impuls veći, to su bolji gorivo i motor. On označava koliko dugo masa goriva M može dati potiska njegove težine. Da bi se tijelo moglo podići sa površine nekog nebeskog tijela poput Zemlje, sila potiska mora biti veća od njegove težine. Do danas to je moguće postići samo raketnim pogonima na hemijski i nuklearni pogon.
Polijetanje Razlikuju se orbitalni i suborbitalni svemirski letovi. Da bi neka svemirska letjelica dospjela u orbitu, ona pored minimalne visine mora dostići i prvu kosmičku brzinu od 7,9 km/s u horizontalnom pravcu, čime postaje vještački Zemljin satelit. Ako je brzina manja, onda putanja leta odgovara balističkom hicu (paraboli). Da bi se dostigla prva kosmička brzina, rakete su napravljene na višestepenom principu, pa se na njoj mogu razlikovati stepen goriva i motora, kao i paralelni i tandemski stepen.
U svemiru Svaki objekat napravljen čovjekovom rukom, bilo da se radi o svemirskoj letjelici, stanici ili satelitu, mora sadržavati: sistem termalne kontrole, jer se toplota u vakuumu može prenositi samo toplotnim zračenjem sistem održavanja života, kada se planira da se u letjelici nalazi čovjek ili drugo živo biće komunikacijski sistem sistem opskrbe energijom sistem stabilizacije leta
Sateliti
Pod pojmom satelit (lat. za pratilac) u aspektu svemirskih letova podrazumijeva se objekat u svemiru koji iz naučnih, komercijalnih ili vojnih razloga obilazi oko nekog nebeskog tijela, poput planete ili mjeseca, duž eliptične ili kružne putanje. Sateliti koji radi istraživanja obilaze oko nekog drugog nebeskog tijela (osim Zemlje) nazivaju se orbiteri.
Svemirske letjelice
Općenito se smatra da se pod svemirskom letjelicom smatra svako vozilo koje je napravljeno u svrhu kretanja svemirom. Osnovni način pogona u vakuumu je pomoću konvencionalnih raketnih motora. Ako je letjelica sa ljudskom posadom, ona mora sadržavati i sisteme za održavanje života. Jednostepene rakete mogu dosegnuti samo ograničenu visinu orbite, te zbog toga ne mogu u potpunosti napustiti gravitacijsko polje Zemlje, radi čega je neophodno korištenje višestepenih raketa. Višestepena raketa sastoji se iz više pojedinačnih, međusobno povezanih raketa.
Svemirske stanice
desno|180px|thumb|ISS, mart 2009. Svemirske stanice su takve svemirske letjelice koje ne posjeduju vlastiti pogon kojim se kreću niti su predviđene za spuštanje, te njihov rad zavisi od transportnih letjelica. Stanice u svom sastavu imaju laboratorije, module za život posade, vlastito napajanje energijom i zračne ustave (brane) koje služe za spajanje dolazećih ili odlazećih letjelica. Tehnički najzahtjevniji dio održavanja svemirske stanice je prije svega opskrba posade. Zbog vrlo visokih troškova transporta, morali su se razviti sistemi koji omogućavaju autarhični rad svemirske stanice, tj. da čitav proces održavaju u zatvorenom krugu. Naročito se to odnosi na regeneraciju vode i zraka, gdje je učinjen ogromni napredak. Za zamjenu posade koriste se svemirske letjelice (Shuttleovi), dok se za opskrbu hranom, gorivom i drugim potrebama koriste se teretne letjelice.
Sonde