太空飞行器
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基本情况
太空城市设计竞赛团队面临的一个共同难题是，要搞清楚支持太空城市建设和运营所需的太空飞行器的类型。
为了让你的团队思考这个话题，首先要考虑他们想要去的地方，以及到达每个地方所需的不同类型的运载工具。Northdonning Heedwell公司在《太空城市设计挑战》的描述中给出了一些线索。首先，我们可以从那份描述中得知，在可预见的未来，没有人会开发“千年隼”号、“企业号”星际飞船、“伽利略”号航天飞机，也不会有任何传送或“发射升空”的能力。我们将不得不使用更传统的方法。
决定航空航天飞行器效率的主要因素是重量。一架飞机或航天器的重量越大，它在相同的发动机功率下所能运载的付费货物就越少，或者在相同的燃料量下所能行驶的距离就越短。在极端情况下，一架飞机可能会因为太重而无法起飞。通常情况下，航天飞机在150英里的轨道上可以携带多达5万磅的重量。如果它需要走得更远，也许到350英里，它只能用2万磅或更少的重量完成任务。如果完全不带货物飞行，它将无法飞到地球上空600英里以上的地方。因为离开地球表面需要大量的能量，所以航天飞机在发射台上的大部分重量都是燃料。另一方面，已经在轨道上运行的卫星或其他飞行器可以用相对较少的燃料移动到不同的轨道上。
我们可以预见，在“太空城市设计挑战”的提案中，需要考虑三种基本类型的交通工具。虽然在这些主要的交通工具类别中可能有不同的交通工具设计(考虑到乘客vs.货物操作，或不同种类的货物)，评委将对参与团队对可预见技术对交通工具操作施加的限制完成的设计进行评价:
运载火箭
我们在现实生活中熟悉的太空飞行器就是运载火箭。它们的工作是将货物(卫星、实验、机组人员和空间站供应品)送离地球表面，穿过大气层，进入轨道。它们的主要特征是巨大的燃料箱、发动机和带有绝缘材料的外形，这些材料使它们能够在空气中的高速推进中生存下来。航天飞机轨道器在着陆时重约20万磅(空的，1磅≈0.45kg)，携带约5万磅货物。当航天飞机在发射前站在发射台上时，它的重量为450万磅——其中几乎95%是燃料，包括装有燃料的油箱和燃烧燃料的发动机的重量。所有的运载火箭都有平滑的气动外形，以减少穿过大气层的阻力，像航天飞机这样的大型可重复使用的运载火箭需要机翼、机尾、起落架和热保护系统来完成任务回家;在这些飞行器到达150英里的高度后，所有这些东西都是无用的重量，这就需要额外的燃料来推动它到飞行器需要去的任何地方。
目前正在对太空升降机进行研究，以完成现在由运载火箭完成的工作。这一概念首先是在地球同步轨道的末端部署平衡带，一个向下到地球表面，另一个向上等距离。飞行器将在地面和太空之间的平衡带上爬升或降落。竞赛联合创始人正在关注这项研究;虽然物理原理看起来很合理，但目前还没有一种材料可以被制造成电缆或缎带，其强度足以承受这种应用产生的力。太空缆绳的在轨经验也表明，意想不到的影响可能会延迟这项技术的发展。包括太空电梯在内的设计竞赛提案将受到处罚。
轨道车辆
除非太空定居点位于250英里或更低的高度，否则考虑发射飞行器直接对定居点进行常规操作是不现实的。特殊在轨或轨道转移飞行器将不需要巨大的燃料箱、机翼、尾翼、热防护系统，以及区分运载火箭的大多数其他物理特征(重量)。大多数在轨运载火箭每次只会点火几分钟，然后在真空的太空中滑行到下一个目的地。事实上，即使是发动机也更小;航天飞机用于在轨机动的发动机只能产生6000磅的推力。这些飞行器也可能是四四方方的或形状怪异的，因为流线型在它们生活的真空环境中没有任何优势。当然，货物和乘客要从地球表面到达太空定居点的位置，就需要从运载火箭转移到在轨飞行器，可以预期，某种空间站或在轨港口设施将提供服务，以支持这一操作。
然而，需要前往地球轨道外目的地的太空飞行器，其设计要求将有所不同。由于要到达太阳系的其他目的地需要很长的距离，因此有必要携带比地球轨道飞行器所需的更大的油箱。奇异的推进系统也变得有趣起来，包括离子发动机(推力很低的发动机，可以长时间不间断地工作)、太阳帆，或者可能是核发动机。
着陆器和运载工具
由于从地球获取材料的发射成本巨大，预计太空城市建设中使用的一些(或许是大多数)材料将从地外来源获得。月球是一个显而易见的材料来源，而一些轨道能让它们靠近地球的小行星可能会被证明非常有用。每个目的地在飞行器设计上都有自己的优先级。月球着陆器将需要起落架和发动机来着陆和上升。小行星采矿车辆将需要一些手段来保持与目标的连接，并用于收获、加工和运输大量的矿石。对于涉及在其他行星(如火星)上或附近太空城市场景，在为这些社区服务的车辆设计时必须考虑大气和环境特征。
