Formele tipice de propulsie spațială astăzi sunt rachetele de propulsie solide, rachetele lichide și rachetele hibride. Toți își poartă combustibilul la bord și folosesc energie chimică pentru a produce tracțiune. Din păcate, pot fi foarte scumpe: poate fi nevoie de 25-200 de kilograme de rachetă pentru a livra o sarcină utilă de 1 kg pe orbita joasă a Pământului. Ridicarea unui kg pe orbită joasă a Pământului costă minim 4,000 USD (USD), începând cu 2008. 10,000 USD pot fi mai tipice.
Abordarea rachetei chimice a lansării și călătoriilor în spațiu este fundamental limitată. Deoarece o rachetă trebuie să-și propulseze propriul combustibil în sus prin partea cea mai densă a atmosferei, nu este foarte rentabilă. O invenție mai recentă este nava spațială privată SpaceShipOne, care a folosit o navă de transport (White Knight) pentru a o transporta la 14 km (8.7 mi) altitudine înainte de lansare. La această înălțime, mai mare ca altitudine decât Muntele Everest, SpaceShipOne este deja peste 90% din atmosferă și este capabil să folosească micul său motor hibrid pentru a parcurge restul drumului până la marginea spațiului (100 km altitudine). Este posibil ca navele spațiale turistice timpurii, ieftine și reutilizabile să se bazeze pe acest model.
Dincolo de paradigma rachetelor chimice, există câteva alte forme de propulsie spațială care au fost analizate. Propulsoarele ionice, în special, au fost deja folosite cu succes de mai multe nave spațiale, inclusiv Deep Space 1, care a vizitat cometa Borrelly și asteroidul Braille în 2001. Propulsoarele ionice funcționează ca un accelerator de particule, aruncând ioni în spatele motorului folosind un electromagnetic. camp. Pentru călătorii mai lungi, cum ar fi de la Pământ la Marte, propulsoarele ionice oferă performanțe mai bune decât formele convenționale de propulsie spațială, dar doar cu o marjă mică.
Formele mai avansate de propulsie spațială includ propulsia cu impulsuri nucleare și alte abordări cu propulsie nucleară. Densitatea de putere a unei centrale nucleare sau a unei bombe nucleare este de multe ori mai mare decât cea a oricărei surse chimice, iar rachetele nucleare ar fi în mod corespunzător mai eficiente. Propulsie cu impulsuri nucleare care un design de referință din anii 1960, numit Orion – care nu trebuie confundat cu vehiculul de explorare al echipajului Orion din anii 2000 – că ar putea livra un echipaj de 200 de persoane pe Marte și înapoi în doar patru săptămâni, comparativ cu 12 luni pentru misiunea actuală de referință alimentată chimic a NASA sau lunile lui Saturn în șapte luni.
Un alt design numit Proiectul Daedalus ar fi necesitat doar aproximativ 50 de ani pentru a ajunge la Steaua lui Bernard, la 6 ani-lumină distanță, dar ar necesita unele progrese tehnologice în zona fuziunii inerțiale de confinare (ICF). Majoritatea cercetărilor privind propulsia cu impulsuri nucleare au fost anulate din cauza Tratatului de interzicere parțială a testelor din 1965, deși ideea a primit o atenție reînnoită în ultima vreme.
O altă formă de propulsie spațială, pânzele solare, a fost examinată în detaliu în anii 1980 și 1990. Pânzele solare ar folosi o pânză reflectorizantă pentru a accelera sarcina utilă folosind presiunea de radiație a Soarelui. Neavând masă de reacție, pânzele solare ar putea fi ideale pentru călătorii rapide departe de Soare. Deși pânzele solare pot dura săptămâni sau luni să accelereze până la o viteză apreciabilă, acest proces ar putea fi depășit prin utilizarea laserelor Pământului sau spațiale pentru a direcționa radiația către pânză. Din păcate, tehnologia de pliere și desfășurare a unei vele solare extrem de subțiri nu este încă disponibilă, așa că construcția poate fi necesară în spațiu, complicând lucrurile considerabil.
O altă formă, mai futuristă, de propulsie spațială ar fi folosirea antimateriei ca combustibil pentru propulsie, ca unele nave spațiale din science fiction. Astăzi, antimateria este cea mai scumpă substanță de pe Pământ, costând aproximativ 300 de miliarde de dolari SUA per miligram. Doar câteva nanograme de antimaterie au fost produse până acum, aproximativ suficient pentru a ilumina un bec timp de câteva minute.
Distincția cheie dintre multe dintre tehnologiile menționate și rachetele chimice este că aceste tehnologii pot fi capabile să accelereze navele spațiale la viteze aproape de lumină, în timp ce rachetele chimice nu pot. Astfel, viitorul pe termen lung al călătoriilor în spațiu se află în una dintre aceste tehnologii.