如果人類有一天要到外太空進行星際旅行，就必須對宇宙飛船的現有材料進行更新換代，以使宇宙飛船的構造更加牢固、安全。目前我們在宇宙飛船上使用的複合材料最大的一個弱點是在使用過程中常常出現極其細小的裂縫，久而久之，這些細微裂縫就會造成重大損害。為了解決這個問題，科學家們正在研製在材料破裂時能進行自我修復的新型合成材料。

在未來20年內，利用奈米技術的新興產業將會大大改變我們的生活方式。奈米技術包括製造只有幾奈米大的微小機器或機器人的技術。1奈米只有1米的十二分之一。這些奈米機器能夠操控原子，製造原子層次的複合材料。由於能進行自我複製，這些微小機器或機器人制造的產品價格非常低廉。

奈米機器最大的一個用途或許就是用來修復合成材料，當材料出現細微裂縫時，奈米機器通過吸收周圍的分子對裂縫進行修補。如果由新型合成材料製成的宇宙飛船的外殼出現了裂縫，被釋放出去的奈米機器人通過收集宇宙飛船周圍的分子來修補裂縫。科學家們在運用奈米技術之前必須學會如何操控原子。接下來的挑戰就是如何為這些奈米機器人編制程式，以便讓它們能執行特殊任務。

科學家正在研製一種新型合成材料，它能夠在發生裂縫時自我複製，就像人類恢復傷口的過程一樣。比如我們身體哪個部位出現點小傷，我們根本不必去看醫生，因為我們具有自我修復機能。我們的血液變硬，形成新面板的保護層。科學家把這種“傷口”比作飛船的“損耗”。溫度的極端變化能引起飛船表面出現裂縫，就如同遭到以每秒數千米超高速飛行的塵埃微粒撞擊一樣。在任務期內，裂縫會逐漸增大，不斷削弱飛船，直到最終發生災難性事故。科學家面臨的挑戰就是在這些裂縫變得嚴重前複製人類傷口的恢復過程。歐洲的一個研究小組已通過更換樹脂複合材料上的部分纖維，達到了這一目的。

在遠距離的太空旅行中，維護飛船上的計算機和電子系統的安全與維護飛船外殼的安全同樣重要。目前，美國航天局正在研製一種具有自我修復能力的新型飛行系統。它能夠監測電子系統，並能在故障剛發生時糾正系統錯誤。這種可自我修復的飛行系統將首先用於飛機上，然後再用在宇宙飛船上。

美國航天局的研究人員正在研製這種自我修復計算機系統。這種能對作業系統故障進行維修和控制的系統能夠在故障發展成不可挽回的事故之前察覺，並阻止事故的發生。電腦保安管理系統將會監測至關重要的部件，阻止並減少事故的發生，提高飛行人員處理故障的能力，減少故障發生時飛行員的工作量。控制故障管理系統包括新型探測和預警裝置、顯示板、飛行員提示和指導裝置，以及當故障發生時阻止事故擴大的控制方法等。

具有自我修復材料的宇宙飛船提供了實施長期太空任務的可能性，而其中的益處也是雙重的。首先，在地球軌道飛行的宇宙飛船的壽命加倍會使太空飛行任務費用減半。其次，宇宙飛船壽命翻番意味著太空任務規劃者可以考慮探索太陽系中更遙遠的星體。