thumb|Atlantis despega desde la Plataforma de Lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida en la misión STS-132 a la EEI a las 14:20 EDT el 14 de mayo del 2010. Este fue uno de los últimos vuelos del Atlantis antes de ser retirado. miniaturadeimagen|Más de 100 naves espaciales Soyuz tripuladas soviéticas y rusas (se muestra la versión TMA) han volado desde 1967 y ahora son compatibles con la Estación Espacial Internacional. 200px|miniaturadeimagen|Cohete ruso Protón-K despegando con el módulo Zvezda para la EEI (Baikonur, 12 de julio de 2000)
Una nave espacial es un vehículo o máquina diseñada para volar en el espacio exterior. Las naves espaciales, un tipo de satélite artificial, se utilizan para una variedad de propósitos, que incluyen comunicaciones, observación de la Tierra, meteorología, navegación, colonización espacial, exploración planetaria y transporte de humanos y carga. Todas las naves espaciales, excepto los vehículos de una etapa a órbita, no pueden ingresar al espacio por sí mismas y requieren un vehículo de lanzamiento (cohete portador).
En un vuelo espacial suborbital, un vehículo espacial ingresa al espacio y luego regresa a la superficie, sin haber ganado suficiente energía o velocidad para hacer una órbita completa de la Tierra. Para los vuelos espaciales orbitales, las naves espaciales entran en órbitas cerradas alrededor de la Tierra o de otros cuerpos celestes. Las naves espaciales utilizadas para vuelos espaciales humanos llevan a las personas a bordo como tripulación o pasajeros desde el inicio o en órbita (estaciones espaciales) solamente, mientras que las utilizadas para misiones espaciales robóticas operan de forma autónoma o telerrobótica. Las naves espaciales robóticas utilizadas para apoyar la investigación científica son sondas espaciales. Las naves espaciales robóticas que permanecen en órbita alrededor de un cuerpo planetario son satélites artificiales. Hasta la fecha, solo un puñado de sondas interestelares, como Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, y New Horizons, están en trayectorias que salen del sistema solar.
La nave espacial orbital puede ser recuperable o no. La mayoría no lo son. Las naves espaciales recuperables pueden subdividirse por el método de reingreso a la Tierra en cápsulas espaciales no aladas y aviones espaciales alados.
La humanidad ha logrado el vuelo espacial, pero solo unas pocas naciones tienen la tecnología para los lanzamientos orbitales: Rusia (Roscosmos), Estados Unidos de América (NASA), los estados miembros de la Agencia Espacial Europea (ESA), Japón (JAXA), China (CNSA), India (ISRO),, Israel (ISA), Irán (ISA), República Popular Democrática de Corea (NATA) y la República de Corea (KARI).
Primeras ideas
Aunque la idea de los viajes espaciales se remonta al menos hasta la época del antiguo faraón, no ocurre lo mismo con el concepto de "nave espacial", pues la imaginación humana se vio severamente condicionada por la falta de desarrollo tecnológico. Autores como Plutarco en el (De facie in orbe lunae), y Kepler en el (Somnium) mencionan viajes a la Luna, aunque no fueron capaces de concebir un artefacto capaz de realizar el viaje, valiéndose para ello de caminos ocultos o de la intervención de espíritus.
Los primeros intentos no mágicos para alcanzar el espacio aparecen en la segunda mitad del , utilizando los precarios métodos disponibles en la época. Así, en Las aventuras del barón Munchausen se alcanza la Luna en globo. No obstante, este relato sigue perteneciendo todavía al género de la fantasía épica. El salto de la fantasía a la ciencia ficción se producirá casi un siglo después, en la famosa De la Tierra a la Luna, publicada por Julio Verne en 1865, en la que se emplea un gigantesco cañón balístico, de nuevo con destino a la Luna. En esta novela el autor ya trata de dar solución a algunos de los problemas de su método de viaje, tales como la ausencia de oxígeno fuera de la atmósfera o la compensación de la inmensa aceleración del despegue.
Años después, H. G. Wells seguiría usando el método del cañón en La guerra de los mundos (1898), pero en este caso con destino a Marte.
Es en esa época, ya en los inicios del , cuando surgen finalmente las primeras ideas realistas sobre naves espaciales; ideas que vendrán asociadas al motor de reacción. La obra pionera en este campo es La exploración del espacio cósmico por medio de los motores de reacción, publicada por el físico ruso Konstantín Tsiolkovski en 1903. En este punto la ciencia ficción dará paso a la ciencia.
Diseño
El diseño de naves espaciales abarca tanto a las naves no tripuladas o robóticas (satélites y sondas) como a las tripuladas (estaciones espaciales, transbordadores y módulos).
Todas las naves espaciales hasta la fecha constan de dos partes: Cohetes: sección impulsora, compuesta por los motores y los depósitos de combustible, cuya misión es abandonar la atmósfera terrestre y poner la nave en órbita estable. La nave en sí, que efectuará propiamente el viaje por el espacio, y que puede adoptar cualquiera de las formas anteriormente mencionadas.
Sistemas de propulsión Los cohetes impulsores funcionan con combustible químico, ya sea sólido o propelente líquido, mientras que las naves pueden funcionar con motores químicos, nucleares, iónicos o incluso mediante velas solares.
Siendo por el momento la propulsión química la única con referentes en la realidad práctica, debería suponerse más abundantes los ejemplos de su uso en la ciencia ficción. Pudo ser así en la ciencia ficción más temprana, antes de generalizarse el uso de la fisión atómica como fuente de energía.realidad, la soñadora mente de los escritores abandonó al viejo cohete como medio de salir de la Tierra.
Aun así se ha convertido en el emblema de toda una época y autores como Ray Bradbury, en Crónicas marcianas (1950), lo asociaron a su obra de manera casi indisoluble (si bien es posible que el tremendo calor del verano del cohete no fuera producido por combustión).
Los cohetes químicos tienen una autonomía muy limitada debido a su enorme gasto de masa de combustible y sería poco probable que nos llevasen mucho más allá de Marte. De hecho, sin poder desterrar totalmente este tipo de impulsor, la NASA está evaluando la posibilidad de construir un cañón electromagnético en la falda de una montaña para auxiliar en el despegue a las lanzaderas espaciales, ahorrando combustible y disminuyendo los riesgos de accidentes.
En La Luna es una cruel amante, Robert A. Heinlein, ya en 1966, utiliza una catapulta electromagnética para acelerar carga desde una base lunar a la Tierra y el mismo mecanismo es usado por Arthur C. Clarke en el relato Maelstrom II, de 1965. Estas obras, alejadas de la fantasía de las revistas de usar y tirar, pretenden abordar el tema de la colonización de cuerpos cercanos con cierto rigor científico.
Aún hoy la idea del cañón continua vigente en la forma de catapultas electromagnéticas y la llamada «propulsión a explosión atómica», conceptualmente idéntica a la explosión química.
Ejemplos de naves espaciales
Naves espaciales tripuladas miniaturadeimagen|El módulo de Comando/Servicio de Apolo 15, visto desde el Módulo lunar el 2 de agosto de 1971 Orbitales
En servicio Estación Espacial Internacional Shenzhou (China) Soyuz (Rusia) Crew Dragon (Estados Unidos de América) CST-100 Starliner (Estados Unidos de América)
Fuera de servicio Nave espacial Apolo Nave espacial Gemini Proyecto Mercury Unidad de Maniobra Tripulada (la nave tripulada más pequeña) Estación espacial Mir Estación espacial Salyut Transbordador Burán Estación espacial Skylab Transbodador espacial estadounidense Programa Vosjod Programa Vostok
Suborbital
SpaceShipOne X-15 New Shepard
Naves espaciales no tripuladas miniaturadeimagen|El Telescopio espacial Hubble miniaturadeimagen|El vehículo de transferencia automática Jules Verne aproximándose a la Estación Espacial Internacional, el lunes 31 de marzo de 2008
Vehículo de aterrizaje suave (NASA). miniaturadeimagen|Concepción artística de la sonda Cassini en su maniobra de inserción en órbita alrededor de Saturno
Órbita terrestre Vehículo de transferencia automatizado (ATV)—Nave espacial de carga no tripulada europea Buran Transbordador soviético (una sola misión, reutilizable) Explorer 1 Primer satélite de los EE. UU. Progress Nave espacial de carga no tripulada soviética Proyecto SCORE Primer satélite de comunicaciones SOHO (Solar and Heliospheric Observatory: Observatorio Solar y Heliosférico) Sputnik 1: primer satélite artificial del mundo Sputnik 2: primer satélite en órbita con un animal (perra Laika) Sputnik 5: primera cápsula del Vostok recuperada con sobrevivientes STEREO: observación ambiental de la Tierra Syncom: primer satélite de comunicaciones geosincrónico Kepler: satélite para la búsqueda de planetas extrasolares
Lunar Clementine: misión de la Marina de Estados Unidos. Orbitó la Luna y detectó hidrógeno en los polos Luna 1: primer vuelo sin tripulación que consigue llegar a la luna Luna 2: primer contacto con la superficie lunar Luna 3: primeras imágenes del lado oscuro de la luna Luna 9: primer alunizaje Luna 10: primera órbita lunar estable Luna 16: primera recogida de muestras de la superficie lunar no tripulada Lunar Orbiter: serie de exitosas naves espaciales que cartografiaron la Luna Lunar Prospector: confirma la detección de hidrógeno en los polos lunares SMART-1: sonda de impacto lunar de la ESA Surveyor: primer alunizaje de Estados Unidos Chandrayaan-1: primera misión lunar de la India
Interplanetario Cassini-Huygens: primer satélite artificial de Saturno y aterrizaje en su luna Titán Galileo: primer satélite artificial de Júpiter y sonda Mariner 4: primer acercamiento a Marte, primeras imágenes de cerca y alta resolución de Marte Mariner 9: primer satélite artificial de Marte Mariner 10: primeras fotografías detalladas de Mercurio Mars Exploration Rover: sonda motorizada en Marte Mars Global Surveyor: satélite artificial en Marte Mars Reconnaissance Orbiter: satélite artificial monitor de clima en Marte MESSENGER: primer satélite de Mercurio (llegada en 2011) Mars Pathfinder: sonda motorizada en Marte New Horizons: primer acercamiento a Plutón (llegada en 2015) Pioneer 10: primer acercamiento y fotos detalladas de Júpiter Pioneer 11: segunda en sobrevolar Júpiter y primer sobrevuelo cercano a Saturno Pioneer Venus: primer satélite artificial y sonda de superficie de Venus Venera 4: primer descenso controlado hasta la superficie de otro planeta (Venus) Viking 1: primer descenso controlado a la superficie de Marte Voyager 2: acercamiento a Júpiter, Saturno, y primer acercamiento a Neptuno y Urano
Otros (espacio profundo). Cluster Deep Space 1 Deep Impact (misión espacial) Genesis Near Earth Asteroid Rendezvous Stardust WMAP
La nave espacial más rápida Sondas solares Helios 1 y 2 (252 792 km/h).
Las naves espaciales más alejadas del Sol Voyager 1, que en febrero de 2018 se encontraba a 141,25 AU (unidad astronómica: la distancia media entre la Tierra y el Sol) o 21.300 millones de kilómetros, alejándose a una velocidad cercana a las 3,6 UA (540 millones de kilómetros) al año. En agosto de 2012, se convirtió en la primera nave que dejó atrás la heliopausa y se adentró en el espacio interestelar. Pioneer 10, que en 2011 se encontraba a una distancia estimada de 15.400 millones de kilómetros, alejándose a una velocidad cercana a las 2,6 UA (390 millones de kilómetros) al año. Las comunicaciones se interrumpieron el 23 de enero de 2003, años después de lo inicialmente previsto. Voyager 2, que en febrero de 2018 se encontraba a 116,75 AU, alejándose a una velocidad cercana a las 3,3 UA (495 millones de kilómetros) al año.
La nave espacial más pesada Transbordador STS, NASA (con 2030 toneladas).
Naves espaciales en desarrollo/propuestas