科学探索

科学仪器、观测与传感器系统能够提升观测设备的先进性，比如空间望远镜的建造就需要高精度的传感器元件，确保望远镜能够捕捉到遥远天体的昏暗光线。在一些观测太阳、系外行星的设备上也需要用到先进的科学仪器，登陆火星、月球的无人探测器也将借助传感器技术的进步实现自主选择着陆场。

进入、下降和着陆是美国宇航局未来20年空间技术开发的重点，主要用于登陆地外天体，比如登陆火星。如果人类要登陆火星，那么降落质量将达到20至60吨，与我们目前登陆火星的1吨质量相比差距太大，因此美国宇航局必须开发新的行星登陆技术来解决这个问题。

纳米技术的进步能够帮助美国宇航局实现材料性能的提升，比如纳米级半导体颗粒能够用于仿生技术的开发，这一技术涉及在原子水平上的操控，可大大降低航天器的结构重量。

建模、仿真与信息技术的开发将用于建立航天器的飞行、数据处理以及软件开发等。满足不同航天任务中所需要的建模计算，这是地外天体探索中非常重要的技术之一。

材料、结构和机械系统的制造能够生产出更加先进的航天器，比如人类超过月球轨道后需要航天器具有防辐射、降低质量以及具有良好的经济性等特点，这就需要航天器降低自身结构重量，提升性能。

地面与发射系统能够减少相关业务成本，这些技术可用于航天器自我修复、无人驾驶飞行器控制，减少维护成本，提高运营效率等。

热管理技术可用于保护飞船和宇航员，从热防护角度看，航天器需要应对极高的再入温度，宇航员在深空中的反辐射屏蔽也同样重要。

在航空领域，美国宇航局仍然计划提升航空技术的进步，开发出低碳环保的航空器，研发超音速客机等，提升全球航空业的技术水平。