우주탐사는 우주의 생성과 미래의 변화를 예측하고 태양계의 활동이 지구에 미치는 영향, 지구이외의 우주에 생명체가 존재하는지  알아보기 위해 진행해 왔다. 미국, 일본, 중국, 러시아, 유럽, 인도 등 많은 국가에서 달과 화성 등으로 인간을 보내는 계획을 추진하고 있으며 달과 화성관측 위성들은 달과 화성에 물과 휘발성 물질들이 존재하고 있음을 발견하였다.  달에는 대기가 없고 낮이 2주, 밤이  2주씩 지속되는데, 낮에는 태양열로 생존할 수 있지만, 밤에는 온도가  영하 150도까지 떨어지는 극한 환경으로 변하므로 달기지 건설을 위해  안정적인 동력 공급원과 산소, 물 등의 생존 필수 요소를 생산할 방법을 찾아야 한다. 화성에는 지구와 같이 계절이 있고 낮 시간의 기온도 비슷하나, 대기압이 지구대비 7.5%로 낮고 밤의 온도가 너무 낮다. 화성의 표면온도는 약 -140°C~20°C 정도로 평균온도는 약 -80°C이다. 인간이 체류하는 기지를 건설하기 위해 달에서의 경우와 같이 동력공급원, 산소, 물 등을 생산할 방법을 찾아야 한다. 이러한 방법을 찾기 위한 노력이 성공하면 2045년경에는 달이나 화성에 우주기지건설이 이루어질 수 있을 것이다.  달에는 모든 파장영역에서 높은 정밀도의 우주관측이 가능한 여러 종류의 망원경을 통하여 대기간섭현상이 없이 우주를 관측할 수 있는 이점이 있으므로 천문대를 설치하고, 달이나 화성기지에서 자원에 대한 탐사를 수행하여 인류가 활용할 수 있는 자원을 조달하며, 과학관측과 우주관광여행지로 활용하거나 다른 행성이나 위성, 혜성 탐사를 위한 중간 기착지로 활용할 수 있을 것이다.
 우주의 가혹한 환경에서 작동하고 적응하며 자생할 수 있는 지능형 로봇시스템을 이용해 기지건설, 탐사 등의 작업을 수행하고, 인간은 복잡하고 정교한 작업에만 투입하여 초기에는 소수의 인원만이 우주기지에 상주해서 임무를 수행할 것이다. 지능형 로봇시스템은 환경과 지형조건의 변화에 적응하며, 고장을 스스로 감지하여 교정할 수 있는 체계로 탐사장비를 이용하여 자료를 수집하고 지형의 근접촬영, 임무장비 배치, 시료채취, 시험 등을 수행할 수 있을 것이다. 인간은 총괄적인 조정통제를 하고 지능형 로봇시스템은 주어진 목표에 따라 자율적으로 임무를 수행한다. 인간은 가끔씩 원격조정으로 명령을 전달하는 인간과 지능형 로봇의 협동시스템으로 우주기지를 건설하고 확장해 나갈 것이다. 인간에게 영향을 주는 은하계우주선, 태양에너지입자 등을 감지하고 탐지할 수 있는 바이오센서는 우주기지의 오염물질이나 유해 방사능을 감지하고 이에 대처할 수 있게 해 줄 것이다. 자율적인 나노치료시스템은 우주기지에 체류하는 인간의 건강문제를 관리하고 치료하는데 사용될 수 있을 것이다.
 화학로켓은 전체중량의 90% 정도가 수소와 산소연료로 효율이 낮아 달까지 3일, 화성까지는 214일, 명왕성은 10년이 소요된다.
이온엔진, 핵엔진과 같이 오래가고 효율 높은 엔진 개발이 이루어져야 다른 행성으로의 빠른 이동이 가능해질 것이다. 우주비행체의 속도를 높이기 위한 새로운 개념의 추진기관이 개발되어 우주탐사에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있을 것이며 더 멀고 가혹한 우주환경에 대한 심층탐사와 우주생명체의 존재에 대한 과학탐사도 효과적으로 수행할 수 있을 것이다.