Bir uzay aracı sistemi, görev profiline bağlı olarak, çeşitli alt sistemlerden oluşmaktadır. Uzay aracı alt sistemleri uzay aracının platformunu (ing:bus) oluşturur; yönelim belirlenim ve denetimi (ing: ACS), kılavuzluk (ing:guidance), yolbul (ing:navigation) ve kontrol -KYK- (ing: Guidance-Navigation&Control GNC ), iletişim (ing: comms), komuta ve veri işleme (ing: command and data handling CDH), elektrik güç sistemi (ing: Electrical Power System EPS), uzay aracı ısı yönetimi (ing: thermal control system TCS), itki sistemi ve diğer yapıları içerebilir. Uzay aracının çatısına genellikle görev yükü yerleştirilir/bağlanır.Yaşam desteğiİnsanlı uzay uçuşunda kullanılacak olan uzay aracı, mürettebat için ayrıca bir yaşam destek sistemi de içermelidir. (ing:life support system)Uzay mekiği‘nin ön kısmındaki tepki yönlendirme sistemi (ing:RCS) iticileriYönelim denetimiBir uzay aracının, istenilen doğrultuda yönelime erişmesi ve dış kaynaklı torklara ve kuvvetlere gerektiği gibi tepki/cevap verebilmesi için yönelim denetimi (ing: ACS) alt sistemine ihtiyacı olacaktır. Yönelim denetimi alt sistemi, denetim algoritmalarıyla birlikte alglayıcılardan ve çalıştırıcılardan oluşmaktadır.
Yönelim denetim alt sistemi, bilimsel deneyler için istenilen hedefe, güneş panellerinde güç üretimi için Güneş’e ve iletişim için Dünya’ya doğru uzay aracının düzgün bir şekilde yönelmesini/doğrultulmasını sağlamaktadır.Kılavuzluk-Yolbul-Kontrol KYK (ing. Guidance-Navigation-Control GNC)’Kılavuzluk’, uzay aracını olması gereken yere doğru yönlendirme için gerekli olan komutların (genellikle ‘Komuta ve Veri İşleme’ alt sistemi tarafından) hesaplanmasını ifade eder.’Yolbul‘ bir uzay aracının yörünge ögelerini ya da konumunu belirlemeyi ifade eder. ‘Kontrol’ ise uzay aracının yolunu/doğrultusunu görev gereksinimlerini karşılayacak şekilde güncellemeyi/düzeltmeyi ifade etmektedir.Komuta ve veri işleme – KVİ (İng. Command and data handling CDH)Bu alt sistem komutlarını iletişim alt sisteminden alıp bu komutların onaylanması ve deşifre edilmesi işlemlerini gerçekleştirir ve komutları uzay aracının ilgili alt sistemlerine ve bileşenlere iletir. KVİ ayrıca uzay aracının diğer alt sistemlerinden ve bileşenlerinden sistem performans verisi (ing:housekeeping data) ile bilimsel verileri (örn: teleskop bileşeninden resim) alır ve verileri veri kaydedici (ing:data recorder ) birimde saklanmak ya da iletişim alt sistemi aracılığıyla yer istasyonuna radyo dalgalarıyla aktarılmak üzere paketler. Diğer KVİ işlevleri arasında uzay aracı saatinin bakımını üstlenmek ve araçtaki pil sisteminin sağlık durumunun izlenmesi (ing:state-of-health monitoring).Daha fazla bilgi: Araç-içi veri işleme(ing:On-Board Data Handling)İletişimHem robotik (ing:robotic) hem de insanlı uzay araçları, hem gezegen yüzeyindeki istasyonlarla hem de uzaydaki diğer uzay araçlarıyla iletişim kurmak için çeşitli iletişim sistemleri kullanmaktadır. Kullanılan teknolojiler arasında RF (ing:RF) ve optik (ing:optical) iletişim bulunmaktadır. Ek olarak, uzay araçlarındaki bazı görev-yükleri, alıcı-tekrar-aktarıcı (ing:transponder) gibi elektronik teknolojileri kullanmak suretiyle, açıkça yerden-yere iletişim amaçlıdır.GüçUzay aracı çeşitli alt sistemlere güç sağlayabilmek için, elektrik güç üretim ve dağıtım alt sistemine ihtiyaç duyar. Güneş‘e yakın uzay araçları elektrik üretmek için sıklıkla güneş panelleri (ing:solar panels) kullanır. Güneş ışığından anlamlı miktarlarda elektrik üretilemeyecek kadar güneşten uzak bölgeler (örn:Jüpiter) için tasarlanan uzay araçları, radyoizotop termoelektrik üreteci (ing: RTG) kullanarak gerekli elektriği üretebilirler. Üretilen elektrik, güç koşullandırma donanımından geçirildikten sonra elektriksel aksam çatısı üzerindeki güç dağıtım biriminden geçerek uzay aracının diğer bileşenlerine dağıtılır. Piller ise çatıya genellikle pil yükleme düzenleyicisi üzerinden bağlanırlar ve ana güç üretimi devrede değilken sisteme elektrik gücü sağlamak için kullanılırlar. Buna örnek olarak alçak Dünya yörüngesindeki bir uzay aracının Dünya tarafından gölgede bırakılarak güneş ışığından mahrum kalması gösterilebilir.Isı DenetimiUzay araçları, atmosfer‘den geçişe ve uzay ortamına (ing:space environment) dayanacak şekilde tasarlanmalıdırlar. Sıcaklığın yüzlerce Celsius derece aralığında değiştiği vakum ortamında ve aynı zamanda (atmosfere tekrar giriş yapılıyorsa) plazmaların bulunduğu ortamda çalışabilmelidirler.
Kullanılacak üretim maddesi olarak ya berilyum ve güçlendirilmiş karbon-karbon (ing:reinforced carbon–carbon) gibi yüksek erime sıcaklığına ve düşük yoğunluğa sahip maddeler ya da (yüksek yoğunluğa rağmen muhtemelen daha düşük kalınlık gereksinimleri yüzünden) tungsten veya yüzel aşındırmalı (ing:ablative) karbon–karbon bileşikler/alaşımlar kullanılmaktadır. Görev içeriğine bağlı olarak, uzay aracının ayrıca başka bir gezegenimsi gök cisminin yüzeyinde çalışması gerekebilir. Belirli ışınım/ısı yayma (ing:radiative) özelliklerine sahip maddelerin seçilmesine bağlı olarak, Uzay aracı ısı denetim alt sistemi (ing: thermal control subsystem) pasif olabilmektedir. Aktif ısı yönetimi alt sistemleri, elektrikli ısıtıcıları ile bazı aletleri belirli sıcaklık aralıklarında tutmak üzere uzaya verilen ışınım şeklindeki ısının miktarını belirleyen panjur benzeri açma-kapatma düzenekleri şeklindeki aktüatorleri kullanmaktadır.Uzay aracı itki sistemiGörev içeriğinin bir itki sistemini gerektirmesine bağlı olarak, bir uzay aracı itki alt sistemine sahip olmayabilir. “Swift Gözlemevi” (ing: Swift) adlı teleskop-gözlemevi itki aracı olmayan uzay aracına güzel bir örnektir. Ancak genellikle, ADY seviyesinde görev yapan uzay araçlarında (sürtünmeden kaynaklı hız ve irtifa kaybını gidermek üzere) yükseklik ve yörüngesel eğiklik ayarlama hareketlerini yapmak için itki alt sistemi bulunur. Ayrıca momentum denetim manevrası yapan bir uzay aracının da itki sistemine ihtiyacı vardır.
Genel bir itki sisteminin bileşenleri arasında yakıt, yakıt deposu, vanalar, borular, ve iticiler bulunmaktadır.Isı denetim sistemi, bu bileşenlerin sıcaklıklarını gözlemleyerek ve uzay aracı manevralarına hazırlamak amacıyla tankları ve iticileri önceden ısıtarak itki sistemiyle etkileşmektedir.Uzay aracı yapısı/çatısıUzay aracı, fırlatma aracı tarafından üzerine uygulanan pozitif ivmelenme (hızlanma) yüküne karşı dayanacak şekilde tasarlanıp üretilmelidir ve diğer alt sistemlerin tutturulacağı/bağlanacağı noktalar ve alanlar içermelidir. Görev içerğine bağlı olarak, yapısal alt sistemin başka bir gezegensel gök cisminin atmosferine giriş yaparken maruz kalacağı sürtünmeye ve negatif ivmelenme (yavaşlama) yüküne ve ayrıca başka bir gezegensel gök cisminin yüzeyine inişe dayanması gerekebilecektir.Görev yüküGörev yükü uzay aracının görevine bağlı olarak değişmektedir ve genellikle uzay aracının “faturaları ödeyen” (para getiren) parçası olarak düşünülür.
Yaygın görev yükleri arasında bilimsel araç ve gereçler (örn: kameralar, teleskoplar, ve parçacık algılayıcıları– ing: particle detector -), kargo ve insan mürettebat bulunmaktadır.Yer kesimiAna madde: Yer kesimi(ing:Ground segment)Yer kesimi, fiziksel olarak uzay aracının bir parçası olmamasına rağmen, uzay aracının yönetiminin önemli bir parçasını oluşturur. Kullanımdaki bir yer kesiminin yaygın bileşenleri arasında uçuş operasyon takımının uzay aracıyla ilgili operasyonları gerçekleştirdiği yer olan ‘görev operasyonları tesisi’ (ing: mission operations facility ), veri işleme ve saklama tesisi, uzay aracına sinyal yaymak/göndermek ve uzay aracından sinyal almak için kullanılan yer istasyonları ve görevin tüm alt sistemlerini birbirine bağlayan bir ses ve veri iletişim ağı bulunmaktadır.[15]Fırlatma aracıFırlatma aracı, uzay aracını Dünya’nın yüzeyinden yukarı doğru, atmosferin içinden, göreve bağlı olarak belirlenen bir hedef yörüngeye ulaşana kadar itmektedir. Bir fırlatma aracı harcanabilir (ing:expendable) veya yeniden kullanılabilir nitelikte olabilir.
