ruimtevaart, het transport van mensen en materialen buiten de aardse dampkring met behulp van voertuigen voortgestuwd door middel van daartoe geschikte motoren, die alle berusten op het principe van de raketmotor.

Historische ruimtevaartfantasieën zijn weliswaar schaars, maar toch reeds duizenden jaren oud. Een van de vroegste denkbeeldige reizen naar de Maan is afkomstig van Lucianus van Samosata (2de eeuw v.C.). Johannes Kepler (1571–1630) beschreef een maanreisfantasie in zijn werk Somnium. In 1687 toonde Isaac Newton in zijn Principia aan dat, indien aan een projectiel een snelheid van 11,2 km/s kan worden gegeven, het aan de aantrekkingskracht van de aarde zal weten te ontsnappen (zie ook ontsnappingssnelheid). In de 19de eeuw gebruikte Jules Verne dit resultaat om er zijn Reis naar de Maan mee te beschrijven. De Duitser Hermann Ganswindt (1865–1934) bedacht nog in 1891 een primitief ruimteschip, voortgedreven met behulp van een reactieprincipe door het afschieten van kogels vanaf het ruimteschip. Aan de Russische schoolmeester Konstantin Tsjolkovski (1857–1935) valt de eer te beurt voor het eerst de wiskundige vergelijkingen te hebben afgeleid voor het realiseren van ruimtevaart met behulp van raketvoortstuwing. Hij publiceerde deze in 1903 in een boek over 'exploratie van de ruimte met behulp van raketaandrijving'. Tsjolkovski bepaalde het verband tussen de uitstroomsnelheid van de verbrandingsgassen van een raket en de raketsnelheid. Andere pioniers van de theoretische ruimtevaart waren de Amerikaan Robert Hutchins Goddard, die in 1919 een verhandeling publiceerde, getiteld: A method of reaching extreme altitudes, en de Duitse leraar Hermann Julius Oberth, die in 1923 in een publicatie: Die Rakete zu den Planetenräumen stelde dat de stand van wetenschap en techniek het toelaat machines te bouwen die zich buiten de aardse dampkring kunnen verheffen zonder op aarde terug te vallen, geschikt om mensen te vervoeren, en dat onder bepaalde omstandigheden de vervaardiging van zulke machines economisch lonend wordt. Deze historische publicaties werden gecompleteerd met Walter Hohmanns boek: Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (1925), een boek van Robert Esnault-Pelterie over 'het onderzoek van de hogere dampkringlagen met behulp van raketten en de mogelijkheid van interplanetaire reizen' (1928) en Eugen Sängers Raketenflugtechnik (1933).

De basis voor de praktische uitvoering van deze theorieën uit het begin van de 20ste eeuw werd gelegd in de Tweede Wereldoorlog met de bouw van de Duitse V-2, ontworpen door Walter Dornberger en Wernher von Braun. De V-2 was de eerste krachtige raket met grote mogelijkheden voor de ruimtevaart (zie ook V-wapens).

In 1945 werden meer dan 4000 Duitse medewerkers aan de V-2 naar de Sovjet-Unie overgebracht, waar zij al hun ervaringen aan de Sovjettechnici afstonden. In 1949 lanceerden de Russen reeds raketten tot hoogten van 100 km boven het aardoppervlak. Op een congres in Wenen (november 1953) onthulde de Russische hoogleraar Nesmejanov voor het eerst Russische ruimtevaartplannen. Op 4 oktober 1957 werd de eerste Russische kunstmaan, Spoetnik 1, met succes gelanceerd. Nog op 3 november van dat jaar werd de hond Laika als eerste proefdier voor de ruimtevaart in een kunstmaanbaan rond de aarde geschoten. Op 2 januari 1959 werd voor het eerst een Russische raket in de richting van de Maan geschoten. Deze Loena 1, gelanceerd door een drietrapsraket, passeerde 34 uur na de start de Maan op een afstand van 6500 km en verdween vervolgens in een baan om de zon. Acht maanden later sloeg de Loena 2 als eerste aardse voorwerp op het maanoppervlak te pletter. Enige dagen later, op 4 oktober 1959, werd de Loena 3 in een baan achter de Maan om geschoten. Aan deze Loena 3 heeft men de eerste foto's van de achterkant van de Maan te danken. In 1961 werd voor het eerst een mens buiten de dampkring gebracht (Joeri Aleksejevitsj Gagarin). Pas in 1966 slaagde men erin met behulp van de Loena 9 een zachte landing op het maanoppervlak te maken. Eveneens in 1966 slaagden Sovjettechnici erin de eerste kunstmaan van de Maan tot stand te brengen met de Loena 10. In september 1970 landde het onbemande maanvoertuig Loena 16 op het maanoppervlak voor het winnen van grondmonsters, die op 24 september 1970 op aarde werden afgeleverd. Tevens werd in 1970 een eerste onbemand maanvoertuig, Loenochod 1, op het maanoppervlak gebracht.

Russische onbemande ruimtesondes naar Mars zijn weinig succesvol geweest; weliswaar slaagde men er op 2 december 1971 in als eerste een capsule op Mars te deponeren, doch wetenschappelijke resultaten bleven uit. Meer succes boekten de Russen bij het onderzoek van Venus. Eind 1966 kwam een eerste bolvormig voorwerp van aardse makelij op deze planeet terecht en op 15 december 1970 registreerde een door Venera 7 op Venus afgeworpen sonde, die gedurende 21 minuten na de landing functioneerde, een temperatuur van 500°C en een druk van bijna 10 MPa (100 bar). De eerste beelden van het oppervlak werden in oktober 1975 door Venera-9 en -10 naar de aarde gezonden.

In 1996 werd de Mars 96 gelanceerd, maar door een mankement aan de vierde trap van de draagraket bleef die in een baan om de aarde en viel een dag later in de Stille Oceaan. Daarmee was ook de laatste Russische poging om Mars te bereiken mislukt. Driekwart van de elf gelanceerde Marssondes mislukte geheel en bij de overige ging altijd iets mis.

In 1961 werd Joeri Aleksejevitsj Gagarin voor het eerst buiten de dampkring gebracht met een Vostok. Op 19 april 1971 werd het eerste experimentele ruimtestation, de Saljoet 1, in een baan om de aarde gebracht. Het was de eerste van de 6 Saljoet-stations, die later werden opgevolgd door de Mir. Dankzij deze ruimtestations konden sommige kosmonauten gedurende een half jaar tot meer dan een jaar in de ruimte verblijven, wat belangwekkende medische gegevens heeft opgeleverd. Om de sleur van het lange verblijf in de ruimte te breken, kregen de kosmonauten in Saljoet en Mir regelmatig bezoek van andere groepen kosmonauten, die dan een week tot een maand aan boord bleven. De Russen introduceerden in 1988 een eigen space shuttle, de Boeran, als opvolger van de Sojoez. Na de desintegratie van de Sovjet-Unie, begin jaren negentig, stortte de Russische ruimtevaart in. Het ruimtevliegtuig Boeran heeft sinds 1988 nooit meer gevlogen, en sinds de ontmanteling van het ruimtestation Mir, in maart 2001, beperkt de Russische bemande ruimtevaart zich tot pendelvluchten naar het Internationaal Ruimtestation.

In de Verenigde Staten werd sinds 1945 verder geëxperimenteerd met de Duitse V-2-raketten. Duitslands grootste raketdeskundige, Wernher von Braun, was een van degenen die in de Verenigde Staten terechtkwamen na het beëindigen van de Tweede Wereldoorlog. Op 17 december 1946 bereikte een V-2 boven New Mexico een recordhoogte van 175 km. Op 24 februari 1949 bereikte een tweetrapsraket, bestaande uit een V-2 samen met een Amerikaanse raket, een nieuw hoogterecord van 375 km. In 1953 was uit de V-2 een nieuwe krachtige raket ontwikkeld, de Redstone. Een tweede model, Redstone-II, legde in 1957 een afstand van 2400 km af. Later kreeg deze raket de naam Jupiter. Op 31 januari 1958 werd met een speciale getrapte raket, met de Jupiter als basis, een eerste Amerikaanse kunstmaan, Explorer 1, in een baan rond de aarde gebracht. Inmiddels werd ook in 1958 de NASA opgericht, een instelling die de verantwoording kreeg voor alle civiele ruimtevaartontwikkelingsprogramma's. Sindsdien werd de ruimtevaart in de Verenigde Staten krachtig ter hand genomen. Via eenpersoons Mercury-kunstmaanvluchten rond de aardbol en tweepersoons Gemini-kunstmaanvluchten werd ten slotte met behulp van het Apollo-project een bemande vlucht naar de Maan en terug mogelijk. Vóór die tijd hadden Rangers, Surveyors en Lunar Orbiters de Maan gefotografeerd, resp. tijdens harde maanlandingen, zachte maanlandingen en vanuit omloopbanen rond de Maan.

Tussen 1960 en 1970 ondernam de NASA ook onbemande verkenningsvluchten naar Mars en Venus. Met de Mariner 4 werden op 14 juli 1965 de eerste foto's van het Marsoppervlak verkregen. Aanvankelijk kreeg men daaruit de indruk dat Mars net als de Maan alleen een kraterlandschap vertoonde, maar fotowaarneming gedurende langere tijd vanaf een kunstmatige satelliet rond de planeet Mars in begin 1972 leverde een stroom van gedetailleerde opnamen op die zowel tektonische als eroderende verschijnselen laten zien (Mariner 9, winter 1971–1972).

In de zomer van 1976 arriveerden de Viking 1 en 2 in de omgeving van Mars, die elk een landingsgedeelte op het oppervlak van de planeet lieten afdalen. Aan de hand van foto's en de resultaten van een miniatuur-biologisch laboratorium heeft men moeten concluderen dat er zeer waarschijnlijk geen leven op Mars bestaat. Andere Mariner-capsules verkenden de omgeving van Venus, terwijl de Pioneer Venus 1 in 1979 vanuit een baan om de planeet het altijd door wolken verborgen oppervlak in kaart bracht met behulp van een radarhoogtemeter. De Mariner 10 leverde (voorjaar 1974) veel nieuwe en verrassende informatie over Mercurius. Pioneer-capsules verrichtten in een baan rond de zon talrijke onderzoekingen over de verschijnselen in de interplanetaire ruimte en op de zon. Pioneer 10 passeerde Jupiter in december 1973 en leerde toen o.a. dat Jupiter een zeer sterk stralings- en magnetisch veld bezit. Pioneer 11 volgde een jaar later en maakte gebruik van het zwaartekrachtveld van Jupiter om zijn baan af te buigen in de richting van Saturnus, alwaar de sonde in september 1979 arriveerde.

Inmiddels waren de Voyager 1 en 2 al weer onderweg naar Jupiter en ontdekten in de lente van 1979 dat ook deze planeet omgeven is door een dunne ring, terwijl het maantje Io sterke vulkanische activiteit bleek te vertonen. Beide vervolgden hun weg naar Saturnus en toonden in november 1980 resp. augustus 1981 dat het ringenstelsel van deze planeet in werkelijkheid uit duizenden individuele ringetjes bestaat, samengesteld uit stofdeeltjes en ijsbrokken. De Voyager 2 vervolgde daarna zijn weg naar Uranus (1986) en Neptunus (1989).

In 2003, na een reis van 26 jaar, bereikte de Voyager 1 de rand van het zonnestelsel, op ongeveer 13 miljard kilometer afstand van de aarde. Net als haar zustersonde zendt de sonde nog steeds informatie naar de aarde. Zo werd ondermeer meer bekend over het grensgebied waar de zonnewind stilvalt en de interstellaire wind de overhand neemt.

In 1989 lanceerden de Verenigde Staten twee ruimtesondes. De eerste was de Magellan, die tussen 1990 en 1994 met behulp van radar de planeet Venus in kaart bracht. De tweede was de ruimtesonde Galileo die werd gelanceerd met het doel Jupiter te onderzoeken. Als energiebronnen nam Galileo twee nucleaire batterijen mee. Passages langs Venus (februari 1990) en de aarde (december 1990 en december 1992) zorgden voor een extra versnelling volgens het principe van de zwaartekrachtsslinger. Bij de passage langs Venus in februari 1990 werden aanwijzingen gevonden van bliksemontladingen in de dampkring van Venus. Bij de passage van de aarde in december 1990 werden enkele slecht bekende delen van de maan gedetailleerd gefotografeerd. In december 1995 kwam de ruimtesonde in een baan om de planeet Jupiter. Een instrumentencapsule daalde aan een parachute in de dampkring af en verrichtte bijna een uur lang metingen aan de samenstelling, druk en temperatuur. Het moederschip bleef daarna onderzoek doen aan de atmosfeerdynamica, de ijle stofring en het manenstelsel van de planeet, waarbij de vier grote manen (Io, Europa, Ganymedes en Callisto) regelmatig van nabij werden bestudeerd. Op de maan Europa ontdekte Galileo onder de ijskorst een oceaan van water. Op 21 september 2003 liet NASA Galileo verbranden in de atmosfeer van Jupiter.

In 1997 lanceerde de NASA de ruimtesonde Cassini met aan boord de Europese instrumentencapsule en lander Huygens, die in 2005 op Saturnusmaan Titan landde. Cassini kwam in juli 2004 in een baan om Saturnus. De sonde doet tot juli 2008 onderzoek aan de planeet en zijn ringen en manen.

Op 4 juli 1997 daalde het ruimtevaartuig Pathfinder af door de ijle atmosfeer van Mars. Voor het eerst na meer dan twintig jaar afwezigheid, landde er weer een ruimtevaartuig op de rode planeet. De missie met de Pathfinder had als voornaamste doelen een nieuwe (goedkopere) wijze van landen met behulp van luchtkussens en het gebruik van een vanaf de aarde bestuurd ruimtewagentje (Sojourner) te testen. Tevens werd er een begin gemaakt met het onderzoek naar de mineralogische samenstelling van gesteenten op Mars en werd het bestaande onderzoek naar atmosferische en meteorologische omstandigheden op Mars voortgezet.

In 2003 zond NASA twee ruimtesondes naar Mars. Op 3 januari 2004 kwam de lander Spirit neer in de Gusev-krater op Mars. Kort daarna landde ook de Opportunity. Deze landers verrichtten mineralogisch onderzoek en maakten opnamen. Ze vonden verscheidene aanwijzingen dat er op Mars in het verleden vloeibaar water is geweest.

De bemande ruimtevaart in de Verenigde Staten werd aanvankelijk bedreven met ruimtevaartuigen van het type Mercury, Gemini en Apollo, terwijl bij de maanlandingen van de Lunar Module gebruik gemaakt werd. Op 14 mei 1973 werd Skylab, het eerste Amerikaanse ruimtestation, gelanceerd, dat driemaal werd bemand voor resp. vier, acht en twaalf weken. Daarbij werden talrijke experimenten verricht op het gebied van astronomie, zonne- en aardwaarneming, metallurgie en biologie. Daarna is men zich gaan concentreren op de ontwikkeling van een in beginsel efficiënter ruimtetransportmiddel dat grotendeels honderdmaal opnieuw bruikbaar is, de Space Shuttle. Tot 1986 maakten toestellen van dit type 24 geslaagde vluchten. Er werden vier ruimtevliegtuigen operationeel: Columbia, Discovery, Atlantis en Challenger. Op 28 januari 1986 explodeerde de Challenger 73 seconden na de start, waarbij de zeven bemanningsleden om het leven kwamen. In 1988 werden de vluchten hervat. Tevens werd gewerkt aan een groot permanent ruimtestation, Freedom, dat eind jaren negentig operationeel zou moeten worden. Het is inmiddels onderdeel van het internationale ruimtestation ISS. Op 1 februari 2003 verongelukte echter de Columbia, het oudste ruimteveer van de NASA. Als gevolg van dit ongeluk heeft het ISS-project verdere vertraging opgelopen.

Verschillende West-Europese landen hebben in 1975 de Europese ruimtevaartorganisatie ESA gesticht, waarin de eerdere organisaties voor ruimteonderzoek ESRO en raketontwikkeling ELDO zijn opgenomen. Daarnaast zijn in opdracht van ESA door de Europese industrie het bemande ruimtelaboratorium Spacelab en de Ariane-draagraket ontwikkeld. De ESA werkt ook mee aan het internationale ruimtestation ISS.

In 2002 lanceerde ESA de Envisat (afk. voor Eng. Earth Observing Environmental Satellite), de duurste Europese satelliet ooit (2,3 miljard euro). Envisat is in feite een veelzijdiger opvolger van de Europese ERS 1 en ERS 2, die in de jaren negentig werden gelanceerd.

In 2003 lanceerde ESA de Mars Express, de eerste Europese ruimtesonde naar Mars. In december werd vanuit de Mars Express de Beagle 2 neergelaten om op Mars te landen. Na zijn vertrek werd echter het contact om onbekende reden verbroken. In september 2003 lanceerde ESA de Smart 1, Europa’s eerste sonde naar de Maan. Deze kwam in november 2004 in de gewenste maanbaan terecht en maakte twee maanden later zijn eerste opnamen.

In 2004 bracht ESA de ruimtesonde Rosetta in de ruimte voor onderzoek aan de komeet 67 P/Churyumov-Gerasimenko. Ook bereikte dit jaar de Europese instrumentencapsule en lander Huygens, dat onderdeel is van de Amerikaanse ruimtesonde Cassini, de planeet Saturnus. Op eerste kerstdag maakte Huygens zich van Cassini los en op 14 januari 2005 landde hij succesvol op het oppervlakte van de grote Saturnusmaan Titan. Nog in bedrijf zijn verder de ruimtesondes SOHO en Ulysses (zonne-onderzoek) en de röntgensatelliet XMM-Newton.

Sinds 1970 lanceert de Chinese Volksrepubliek eigen kunstmanen met eigen raketten. Op 24 april 1970 ging de Mao 1 omhoog, een lichte wetenschappelijke kunstmaan met een massa van 173 kg. De kunstmaan zond het lied Het oosten is rood uit. Voor deze en volgende lanceringen werden en wordt gebruik gemaakt van raketten van het type Lange Mars. Op 26 november 1975 ging de China 5 omhoog, de eerste Chinese kunstmaan, waarvan de capsule naar de aarde kon terugkeren. De capsule werd na vijf dagen geborgen. Dit type satelliet wordt gebruikt voor het maken van fotografische opnamen, die zowel voor militaire doeleinden als voor de economie van belang zijn. Op 8 april 1984 lanceerden de Chinezen hun eerste telecommunicatiekunstmaan, de China 15. De 450 kg wegende satelliet kwam in een vrijwel cirkelvormige baan om de aarde, op 36 000 km boven de evenaar. De omlooptijd is hier 24 uur, zodat de satelliet boven hetzelfde punt van de aarde blijft hangen en dus ideaal is voor het verzorgen van verbindingen in een groot gebied. De experimentele kunstmaan werkte twee jaar. De Chinezen bieden hun draagraketten Lange Mars 2 en Lange Mars 3 op de wereldmarkt aan voor het lanceren van kunstmanen van derden. De Lange Mars 2 is vooral geschikt om satellieten tot 2,5 ton in een lage baan om de aarde te brengen. De Lange Mars 3 kan lichte communicatiesatellieten van ca. 0,5 ton naar een geostationaire baan brengen op 36 000 km hoogte.

China is na Rusland en de Verenigde Staten de derde natie die op eigen kracht astronauten in de ruimte heeft gebracht. Yang Liwei verbleef op 14 oktober 2003 21 uur in de ruimte in een Shenzhou-capsule. Op 12 oktober 2005 lanceerde China voor de tweede maal in zijn geschiedenis een bemand ruimtevaartuig (de Shenzhou VI-capsule) met aan boord twee austronauten (taikonauten; afgeleid van het woord taikong, ruimte). Zij bleven vijf dagen in de ruimte. De Shenzhou-capsules (letterlijk: hemels vaartuig) zijn afgeleid van de Russische Sojoez.

In Japan houden twee organisaties zich met ruimtevaart bezig: ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) en NASDA (National Space Development Agency). ISAS concentreert zich op de ontwikkeling van lichte wetenschappelijke satellieten, die met betrekkelijk eenvoudige en lichte raketten (Mu-serie) worden gelanceerd, zoals de röntgensatellieten gelanceerd in 1979, 1983 en 1987, en een verkenner (Planet-A) van de komeet Halley, die de komeet in maart 1986 passeerde. In 1990 werd een kleine satelliet (Hagoromo, 10 kg) in een baan om de maan gebracht, maar de zender bleek niet te werken. Satellieten voor radioastronomisch onderzoek, voor zonneonderzoek en voor de verkenning van de planeet Venus staan op het programma. NASDA ontwikkelt satellieten voor praktische toepassingen en de daarvoor benodigde zwaardere draagraketten (N-serie en H-serie), zoals Kiku 2 (de eerste geostationaire kunstmaan van Japan, 1977); Himawari (geostationaire weersatelliet, 1977); experimentele communicatiesatelliet (1977); Yuri (communicatiesatelliet, 1978); Himawari-2 (geostationaire weersatelliet, 1981); Sakura 2a en 2b (geostationaire communicatiesatellieten, beide 1983); Momo-1 (marine-observatiesatelliet, 1987). Japan heeft twee lanceerbases: Tanegashima Space Center op het eiland Kyushu en Tsukuba Space Center op het eiland Honshu.

NASDA's H-2-raket kan tot 2 ton in een geostationaire baan brengen. Deze baan (op 36 000 km hoogte) is m.n. geschikt voor communicatie- en weerkunstmanen die in deze 24-uurs baan boven hetzelfde punt van de equator blijven 'hangen'. Japan werkt met andere landen samen in het Internationaal ruimtestation. In 1998 lanceerde Japan de ruimtesonde Nozomi naar Mars; in 2003 werd besloten de sonde op te geven, omdat ze niet in een goede baan te brengen was rond Mars. Nozomi zou metingen doen aan de zonnewind bij Mars.