miniatura|upright=1.3|L'astronauta Piers Sellers durant la tercera activitat extravehicular de la missió STS-121 La història del vol espacial comprèn els intents de l'ésser humà d'explorar l'univers i els objectes celestes del sistema solar mitjançant dispositius robòtics (satèl·lits, sondes i robots) o naus espacials controlades pels equips humans a l'espai.
La idea d'enviar un home o objecte a l'espai ha estat objecte de discussió de filòsofs i novel·listes centenars d'anys abans que fos factible tècnicament. Durant la segona meitat del , gràcies al desenvolupament de motors de coet adequats, amb els progressos de l'aviònica i la millora dels materials, l'enviament d'una nau espacial va passar del somni a la realitat.
Aquest progrés tècnic arribà a la darreria de la Segona Guerra Mundial gràcies als avenços alemanys en el camp dels coets, que va propiciar els esdeveniments d'aquest camp durant la segona meitat del . La història del vol espacial estigué marcada, en primer lloc, per una forta competència entre els Estats Units i l'URSS per motius de prestigi nacional lligats a la guerra freda. Aquesta competició va arribar al seu clímax amb l'enviament dels primers homes a la Lluna. Durant les dècades següents, les agències espacials es van concentrar a enviar persones a l'espai gràcies el transbordador espacial i les Soiuz juntament amb les estacions espacials. Vers la fi del , només cinquanta anys després del començament de la cursa espacial, el panorama ha canviat significativament: les lluites ideològiques han donat pas a la col·laboració internacional, l'Estació Espacial Internacional, i el llançament de satèl·lits s'ha estès àmpliament en el sector privat, amb diverses companyies pioneres com Arianespace. Les agències espacials nacionals o internacionals han dominat històricament l'espai com l'ESA o la NASA, però en els últims anys diverses empreses han realitzat vols espacials privats. El turisme espacial recau dins d'aquest àmbit, ja que les empreses s'associen amb agències espacials, generalment pel desenvolupament de la seva pròpia flota de naus espacials. Abandonats durant quaranta anys, els projectes d'enviar persones o construir una base a la Lluna o a Mart també són temes d'actualitat.
Inicis Utopies miniatura|Un soldat xinès encenent un coet La idea de viatjar a l'espai per arribar a un altre planeta o la Lluna és molt antiga; les primeres històries sobre aquest tema eren bastant fantasioses perquè el seu objectiu no era tècnic, sinó filosòfic. L'any 125, el sirià Llucià va escriure en grec Històries veritables (), El text d'aquest llibre està a Viquillibres en grec una narrativa que descriu el viatge d'Odisseu a la Lluna al ventre d'una balena, on va assistir a una guerra entre Selenites i els habitants del Sol. Llucià, de fet, criticava la societat del seu temps.
miniatura|Columbia, la nau de Jules Verne
Els primers coets de la història eren armes o projectils, lluny de la visió espacial actual. Van ser inventats a la Xina, al voltant del . El primer registre escrit és la crònica de Dong Kang mu, el 1232, que explica com les van utilitzar contra els mongols durant l'atac a la ciutat de Kaifeng. També és possible que estenguessin el concepte del coet durant la invasió d'Euràsia. Els coets eren llavors tubs de paper o cartró que contenien la pólvora, els llançaments eren incontrolables, i fins i tot perillosos per als qui els manipulaven. Existeix el mite a la XinaAquest mite sembla causa d'una aparició recent que no pertany al folklore xinès. de Wan Hu, un funcionari xinès del , que va tractar d'arribar a la Lluna amb una cadira a la qual es van muntar 47 coets. Tot i les millores graduals dels coets, l'afegiment d'un sistema de guia, aletes d'estabilització, l'ús del ferro, tècniques que els fan més segurs, més estables i potents, i els coets d'artilleria van substituir finalment la funció d'arma.
El 1648, el bisbe anglès Francis Godwin va escriure Viatges quimèrics al món de la Lluna, i en el 1649, Cyrano de Bergerac va descriure vuit tècniques possibles per volar a la Lluna, i quatre per arribar al Sol. Un d'aquests processos és un conjunt de propulsors encesos successivament, enfocament similar als coets moderns multitram. Amb això, aquests texts encara formen part d'objecte filosòfic, i no tècnic o d'anticipació tecnològica.
El tema es va fer més comú i tècnic al , però amb nombroses improbabilitats. Per exemple, la novel·la De la Terra a la Lluna de Jules Verne, publicada el 1865 i distribuïda a tot el món, narra un viatge a la Lluna a bord d'un projectil disparat des d'un canó gegant. Jules Verne va cometre l'error que no s'adonà que els viatgers podrien quedar greument ferits a causa de l'acceleració enorme de l'impuls, però amb raó, explica al seu llibre que el gos que acompanya el protagonista se separa de la nau en el viatge per l'espai i que continua seguint el seu moviment al llarg d'una trajectòria paral·lela a la nau. Aquest fenomen exacte però molt intuïtiu, mostra l'enfocament científic del tema per l'autor. A Un habitant del planeta Mart escrit per Henri de Parville el 1865, es narra la ciència utilitzada per deduir l'origen marcià d'un cos extraterrestre a la Terra.El text escanejat d'aquest llibre està disponible al lloc de la BNF Achille Eyraud imagina en el 1865 en el Viatge cap a Venus una nau de reacció. Més tard, el 1901, H. G. Wells va publicar Els primers homes a la Lluna, novel·la en la qual es permet el viatge espacial amb un material anomenat «cavorita» que neutralitza els efectes de la gravetat.
Idees i proves dels pioners miniatura|Robert Goddard es presenta davant del seu coet. Totes aquestes històries es va mantenir utòpiques tot i les explicacions temptatives i invencions tècniques, ja que molt poques persones consideraven seriosament el viatge espacial. D'altra banda, la ciència i la tecnologia de l'època van començar a permetre proves estrictes sobre el llançament i l'alliberament de la gravetat terrestre.
Al començament del , a Rússia, un mestre anomenat Konstantín Tsiolkovski va concebre un "motor de reacció" capaç d'assolir velocitats necessàries per arribar a l'òrbita i explorar el buit de l'espai. Va imaginar les etapes dels coets, el concepte de l'estació espacial, l'ús de combustibles líquids per barrejar oxidant i carburantVa pensar que podia utilitzar l'hidrogen i l'oxigen líquid substituint la pólvora, que no és rendible utilitzar per a la combustió en el buit de l'espai, ja que no és prou energètica. Va escriure textos recopilant les idees, però estaven limitades per la tecnologia de l'època, ja que no van passar a la pràctica. Va ser poc conegut durant la seva vida, però retrospectivament se'l considera un pioner.
Poc després, a partir de l'any 1909, Robert Goddard, un professor universitari als Estats Units, va treballar en la realització dels coets multitram i de propulsió líquida,En essència l'òxid de nitrogen, era relativament fàcil de fabricar combustible i va presentar les seves patents corresponents. Va començar a realitzar prototips, que van ser finançats pel Smithsonian Institute i, en la Primera Guerra Mundial, per l'Exèrcit dels EUA. Konstantín Tsiolkovski havia passat bastant desapercebut pels seus col·legues i era objecte de burles pels periodistes de l'època. Per exemple, el 13 de gener de 1920, l'editorial del New York Times va criticar les idees de Goddard, que va acusar d'ignorància: «[…] Of course he only seems to lack the knowledge ladled out daily in high schools» («Sembla que li falta el coneixement del nivell escolar»);Per a aquest columnista, l'error de Goddard va ser afirmar que l'espai era buit, un coet no tindria res per impulsar-se. el diari es va disculpar el 17 de juliol de 1969 quan la tripulació de l'Apollo 11 estava en camí cap a la Lluna («The Times lamenta l'error»). Goddard va construir el seu primer coet de propulsió líquida, anomenat 'Nell', que es va enlairar el 16 de març de 1926, amb un vol de 2,5 segons i de 13 metres d'altura. Amb el finançament de Daniel Guggenheim, es va traslladar a Roswell, a Nou Mèxic. Malgrat tot, la importància del seu treball era poc reconeguda per la població o l'exèrcit de l'època quan era viu.
Al mateix temps a l'Alemanya, Hermann Julius Oberth també treballava en coets, i va publicar el 1923, la tesi Die Rakete zu den Planetenräumen (‘El coet a l'espai interplanetari’) per a un doctorat que va ser denegat, i més tard el llibre Wege zur Raumschiffahrt (‘Rutes per als viatges espacials') el 1929. Les seves idees van ser més ben rebudes en una Alemanya que estava en creixement, on els coets es van provar fins i tot com a propulsió de cotxes, com el RAK-2 provat per Fritz von Opel, que va atènyer la velocitat de 230 km/h el 1928. Les proves d'aquests coets encara romanien incertes; Oberth va perdre la visió d'un ull per l'explosió d'un coet en la gravació de l'anunci publicitari de la pel·lícula Una dona a la lluna, de Fritz Lang. Aquesta explosió va ser seguida d'una altra en operar un motor de coet de combustible líquid, el 7 de maig de 1931.
Societats astronàutiques Encara que el viatge espacial era un tema insensible per a una gran part de la població, a la fin de siècle, alguns entusiastes es van reunir en «societats d'astronàutica» a diferents països.
El 1927, animat per Johannes Winkler, es va crear a Breslau la Verein für Raumschiffahrt (VfR) (‘Societat per al Vol Espacial’). S'hi van afegir també Hermann Oberth i l'estudiant Wernher von Braun, Max Valier o Willy Ley entre d'altres. Winkler va llançar el primer coet d'ergol líquid d'Europa el febrer de 1931, Rudolf Nebel i Klaus Riedel van provar el seu coet Mirak que va arribar a més d'un quilòmetre d'altitud. L'exèrcit alemany va oferir assistència financera, però la VfR, després d'un acalorat debat, s'hi va negar. Després de l'arribada al poder del partit nazi, l'associació va actuar cautelosament, afegint dificultats i prohibint les proves de coets civils. A conseqüència, per continuar la investigació, alguns membres com von Braun es van allistar a l'exèrcit alemany, sempre interessat en aquestes tecnologies, sota la direcció de Walter Dornberger.
La segona societat astronàutica important va ser creada a l'URSS el 1931: la Grouppa Izoutcheniïa Reaktivnovo Dvijeniïa (GIRD) (en català, «Grup d'estudi del moviment a reacció»), que va ser dividida en equips locals (primer a Moscou i després a Leningrad), amb membres importants com Serguei Koroliov i Mikhail Tikhonravov. El novembre de 1933, la GIRD-X de combustible líquid (alcohol i oxigen) va volar a vuitanta metres. A més d'aquests grups sorgits a l'URSS, el Laboratori de dinàmica dels efectes del gas (GDL), creat el 1928, va reunir Nicolas Tikhomirov i Vladimir Artmeyev, i acompanyats per Valentin Glouchko. Els dos grups principals, el GIRD i el GDL, es van fusionar per formar l'«Institut de Recerca de Propulsió a Reacció» (RNII), però aquest nou institut va ser abandonat per conflictes interns i les dissensions entre els integrants dels grups anteriors. En les investigacions més serioses, alguns dels seus membres, com Koroliov i Toukhtchevski, van ser víctimes de les purgues estalinistes.
Les associacions astronàutiques es van formar també en altres països, amb l'American Rocket Society, la British Interplanetary Society o la Société astronomique de France.
V2, primer míssil operacional
miniatura|Llançament del V2.