奠定航天理论基础的是俄国科学家是康斯坦丁.齐奥尔科夫斯基。1903年，康斯坦丁.齐奥尔科夫斯基发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》这本现代航天史上划时代的著作。
齐奥尔科夫斯基是现代宇宙航行学的奠基人。他最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。
他有一句名言：地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。
奠定航天理论基础：
设想有一门加农炮架在一座非常高的山的山顶上。如果在没有任何引力和空气阻力条件下，炮弹应该沿着发射的方向以一条直线的轨迹远离地球。如果有一个吸引力存在的话，炮弹会沿着一条不同的轨道运动，轨道的形状取决于炮弹的初始速度。如果速度低的话，炮弹就会直接掉在地球上。
人类是一种不仅面临自然选择，还会有自我淘汰的特殊群体生活动物。通过利用原位资源，将大大减少必须从地球携带的物资，因此将会大大降低航天任务的成本。原位资源利用是人类脱离地球的生存能力。对火星移民者来说，火星上两种潜在的资源，即大气中的二氧化碳和浅表土壤中的水，是生存与发展的基础。有证据显示火星浅表广泛存在水，即使在赤道区域也是如此。如果这些水可提取，这不仅可为人类提供饮用水，而且将可制备氢和氧。
高比冲的推进系统，包括核热推进、核电推进、太阳能电推进等。若采用连续推进，还需要更高效的发电系统。长期任务所需的再生式环控生保系统。另外，在星际航行中，航天员将暴露在宇宙射线和太阳风之下，需要良好的辐射屏蔽技术。星际航行的定轨和导航技术。与地球之间的高带宽通讯技术。对于某些具有浓密大气的天体，如火星、金星、土卫六等，可能为了降低燃料消耗采用大气捕获技术，这需要载人航天器在实现气动捕获时具有耐高温、抗过载的能力，以及在捕获过程中的导航与控制技术。
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