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太空探索是指以物理手段探索地球以外物體以及探索太空，涉及到的連續演化和成長的航太技術。雖然太空研究主要是由天文學家用望遠鏡實施的，但是太空的物理勘探是由無人駕駛的機器人探測器和載人太空飛行兩者實施的。
關於一家美國私人公司，請見「太空探索公司」。
太空探索經常被用作地緣政治對抗，例如冷戰時期的代理競爭。太空探索的早期時代主要是被蘇聯和美國之間的「太空競賽」驅動的。在1957年10月4日發射進入地球軌道的第一個人造物體，蘇聯的人造地球衛星史普尼克1號，和在1969年7月20日第一次登上月球的美國阿波羅11號太空載具，通常被作為是這個初始階段的里程碑。
在前20年的探索之後，重點從一次性的飛行轉移到可重新使用的硬體，例如太空梭計畫，並從競爭走向合作，建立了國際太空站（ISS）。
在2000年代，中國成功地啟動了載人太空飛行計畫，而歐盟，日本和印度也在謀劃未來的載人太空飛行飛行任務。而在本世紀，中國，俄羅斯，日本和印度都規劃了至月球的載人太空飛行飛行任務，歐盟則是規劃了到月球和火星的載人太空飛行飛行任務。
從1990年代起，私人集團(SpaceX)開始推動太空旅遊和月球私人空間探索（參見Google月球X大獎）。
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| 日期 | 第一次成功 | 國家 | 任務名稱 |
|---|---|---|---|
| 1946年 | 動物進入太空（果蠅） |  美國-ABMA
|
V2 |
| 1957年8月21日 | 洲際彈道飛彈（ICBM） |  蘇聯
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R-7/SS-6 Sapwood |
| 1957年10月4日 | 人造衛星 | 蘇聯
|
史潑尼克一號 |
| 1957年11月3日 | 動物進入軌道（狗） | 蘇聯
|
史普尼克2號 |
| 1958年1月31日 | 探測范艾倫帶 | 美國-ABMA
|
探險者一號 |
| 1958年12月18日 | 通信衛星 | 美國-ABMA
|
Project SCORE |
| 1959年9月15日 | 月球探測器 | 蘇聯
|
月球2號 |
| 1959年2月17日 | 氣象衛星 | 美國-NASA（NRL）1
|
Vanguard 2 |
| 1959年8月7日 | 第一張地球的照片 | 美國-NASA
|
探險者六號 |
| 1960年8月18日 | 偵查衛星 | 美國-Air Force
|
KH-1 9009 |
| 1961年4月12日 | 人類進入軌道 | 蘇聯
|
東方一號 |
| 1965年3月18日 | 太空載具外活動 | 蘇聯
|
上升2號 |
| 1965年12月15日 | 軌道集合2 | 美國-NASA
|
雙子星6A號/雙子星7號 |
| 1966年3月1日 | 另一行星探測器 | 蘇聯
|
金星3號 |
| 1969年7月21日 | 人類登月 | 美國-NASA
|
阿波羅11號 |
| 1971年4月23日 | 太空站 | 蘇聯
|
禮炮1號 |
| 1975年7月15日 | 第一次美蘇聯合任務 | 蘇聯 美國-NASA
|
阿波羅-聯盟測試計畫 |
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- 太空中的動物
- 蘇聯太空犬
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