本阶段为第一阶段，国外称为零阶段。在我国，一般由航天器总体设计部门根据规划或用户部门提出的航天器任务目标、使用要求，进行项目了解、消化、分析和论证，并反复与用户部门协商，调研该航天器的国外发展态势、国内已具备的技术条件和技术进步，初步提出航天器总体方案和分系统方案设想、航天系统工程方案设想、航天器的关键技术、研制进度和经费估算以及国际合作的可能性。使得用户部门提出的该航天器的目的意义和任务目标明确，使用要求是必要的、合理的和可行的，并经过概念性研究评审。
本阶段为第二阶段，国外称为A阶段。可行性论证是进行技术可行性论证和经济性可行性论证。技术可行性是指航天器和航天工程系统的功能、性能、技术特征、约束条件和运行条件，经济可行性是指投资规模和投资强度，并寻求最佳费效比。技术指标和经济指标是密切相关联的，并要考虑可能有政治、经济、法律或社会问题的因素。在航天器研制过程中，航天器的性能、成本、研制进度、约束条件和风险是航天器设计师和系统工程师始终要考虑的五要素。在一定的风险情况下，降低成本会降低性能；在一定的成本条件下，降低风险会降低性能；在一定性能条件下，降低成本会增加风险；在一定性能条件下，降低风险会增加成本。在本阶段，需要完成该航天器工程项目的初步设计任务书报告和技术可行性和经济可行性方案论证报告，并经过可行性阶段评审，为获得经费支持并为下阶段方案的确定打下基础。
本阶段为第三阶段，国外称为B阶段。航天器总体设计部门首先与使用部门共同进一步研究、分析、修改和补充初步设计任务书，使得任务目标和使用要求更明确、更必要、更合理、更满意。为此，提出的正式设计任务书作为航天器总体设计方案的依据。并将任务目标和使用要求重新陈述为航天器系统要求。
可行性论证阶段提出的几个比较好的方案，只是由总体设计部门根据任务要求的初步选择。而要最后确定方案，必须与有效载荷和航天器分系统研制部门共同开展研究和设计工作，必须与航天系统有关部门反复协调，最后共同提出一个最佳方案；这个方案可能是几个方案中的一个，也可能是吸取几个方案的优点重新提出一个更好、更切合实际的方案。所提出的方案绝大部分都必须根据已有的分系统，加以适当的修改后，组成方案的基础。
方案论证阶段是各研制阶段中最重要的一个阶段，必须全面认真、慎重、细致地进行工作。一旦方案确定，在以后的研制阶段将不允许出现“颠覆性”方案性问题，否则将会造成人力、物力、财力和时间的极大浪费。
美国在此阶段中，除完成以上内容外，还需重点要进行包括系统需求检验、系统设计检验、不利因素检验等在内的各种验证。试验内容分为实验室条件和工业生产条件两个层次。所谓的工业生产条件实验要在特定的硬件条件下完成，基于现有的资源和过去的成果选择设施，所进行的实验是在初步计划中拟定的。但是，同样允许实验项目承担者对实验方案和计划进行改良，并按照自己的想法完成实验，并且这些想法可以包含其它实验的附加内容。NASA评定委员会复审所有新提案，并划分等级。此后，由NASA空间科学办公室指导委员会的一个下属委员会从科学价值、经费使用、管理、工程以及安全性等方面考察，确定最终所要进行的实验项目。确认基础建设、仪器设备运转以及评估实验数据的科学团队。通常每项试验由一个团队负责完成，每个团队有一名负责人或者主要研究者。在美国多数情况下，不利因素检验完成标志着方案论证阶段的完成。
本阶段为第四阶段，国外称为C/D阶段。国内工程研制阶段分为初样研制阶段和正样研制阶段。（1）初样研制阶段：根据总体设计部正式下达的研制任务书，各分系统研制部门按照总体技术方案中确认的分系统总体方案继续深入进行分系统方案论证，开展详细设计和分系统仿真，保证研制的分系统满足研制任务书中规定的各项技术要求。（2）正样研制阶段：在初样研制阶段基础上，根据试验中出现的问题经分析研究后，航天器各分系统进行修改设计、制造、组装和试验。此阶段还将编写工程项目指南和用户手册。
本阶段为第五阶段，国外称为E阶段。本阶段的主要目的是准备并检验合格的运行系统。发射航天器经总装厂检验合格后，航天器整体或部分产品分装出厂运往发射场，首先进入技术阵地，进行组装和检查测量。航天器产品经长途运输后，受地面运输环境（主要是振动和冲击）的影响，是否能保持出厂前的技术状态，需要再一次检测产品性能、工艺质量和接口关系的合理性和协调一致性，以便排除隐患。航天器进入发射阵地后，首先吊装与运载火箭组装对接。航天器处于处置发射状态同样要利用外接电源和内接电源进行系统性能检测并保证航天器各分系统、航天器与运载火箭以及航天器与发射场和地面测控网接口关系的协调一致性。完成垂直测试后，航天器上蓄电池充电、气瓶充气、推进剂加注、火工品替代火工品工艺件、外接电源转内电，此时航天器真正进入发射状态。各类航天测控站进入临射状态，运载火箭推进剂加注后，把航天器送入预定轨道。
本阶段为第六阶段，国外称为F阶段。本阶段的目的在于满足完成研制任务书确定的用户需求。刚入运行轨道的航天器并不能马上满足用户需求，需要经过一段测量和调整时间才能交付使用。航天器建立初始姿态后要调整姿态和修正姿态偏差；初始运行轨道要修正或机动后才能进入标称轨道；航天器上分系统和仪器需要大量的工程数据和环境数据；航天器与地面测控系统、地面应用系统联试需要时间。地球测控站要定期或长期监视运行航天器的技术状态，以便及时发现航天器上的异常现象和出现的故障，并排除故障。
航天器轨道是受天体力学支配的，但实际上经费预算才是决定航天器计划细节的支配力量。航天器以一条快速、直接的途径完成任务是最容易想到的，这样只需考虑航天器上面级的质量和星际引力加速就可以了。航天器飞出地球几个星期是否就可以取得重要的科学成果？哪一种方式才能更有效地减少人力和时间两方面的投资呢？这就需要在进行更多项目之前，达成资金、政治以及物理定律之间的平衡。
在真正的航天器设计执行之前，任务的目的、应用范围、时间和经费预算是必须要明确的。但是在航天器的寿命周期中，由于假想因素的变化，就很有可能更改设计，即便这个设计已经被最终认可、并已经获得资助。设计更改代价总是很高昂的。“伽利略”任务就在最终发射之前，经历了重大的而且昂贵的设计修改。投资数百亿美元的自由号空间站项目已经实施多年，并已经形成全面的设计，但最终修改了设计，成为了国际空间站。
许多喷气推进实验室航天器的观测时段要受到太阳系几何结构的直接影响，而观测时段指示着航天器的最佳发射时期。航天器要占据一部分空间完成预定的科学任务，因此会与其它航天器存在空间位置上的竞争，而实际上与之竞争的对象主要是深空探测网天线跟踪时间。如果任务航天器所占据的空间很少有其它航天器，或者观察周期内没有其它的航天器，那么该航天器就有很大的优势了。在观察周期内，在一个深空探测网位置的本地水平线上可以观察到特定的航天器，可能的时间跨度每天有8小时或者更多。在航天器任务启动的几年前，任务设计者就需要喷气推进实验室的资源分析组进行假定性分析研究，决定任务周期中深空探测网跟踪时间可能的竞争度。这项研究有助于项目管理者选择发射时间、最小竞争任务剖面和获得最大的任务回报。
图67表明了不同观察周期内不同航天器对深空探测网内资源的竞争情况。尽管图67日期是1993年，但已经能够说明不同的航天器面临着潜在的资源竞争。不同的航天器占据不同的空间位置，如图67中的四月，竞争很小；但是当几个不同的航天器聚集在空间的同一区域，像图67中的12月，竞争就十分严重了。图67是由资源定位组所制定的，十年一个周期，每图中显示每月15日航天器位置。箭头表示由地球看航天器的方向，箭头两侧各有60度的空隙表明航天器有8小时的观察周期。
设计在轨存储、遥测率、飞行轨道以及发射周期时，深空探测网跟踪能力和数据处理能力也是必须要考虑的。如“麦哲伦”金星探测器每秒需要雷达传输800KB的数据。在金星测绘和高速数据传输过程中，“麦哲伦”都使用高增益天线，这样就可以满足每次测绘在轨存储数据的需要。航天器飞行任务期间需要保证每天几乎24小时的深空探测网跟踪时间。在完成每一圈在轨测绘后，数据必须马上行输回地球，否则这一圈的数据会因下一圈数据覆盖而丢失。这个方案很好地利用了“麦哲伦”金星测绘阶段所占据的高椭圆轨道，在近金点附近的20～30分钟以高速率获得数据，而在其余一小时左右时间内以每秒268.8KB的速度将数据传输回地球。
飞行任务中的遥测处理及设备均十分复杂的复杂性，建设新的遥测数据处理中心将大大提高地面数据处理的成本。如果任务中的遥测与以往的飞行任务没有显着的差别，采用改进通用系统要比设计制造专用遥测数据处理系统经济得多。1985年“红外天文卫星任务”在加州理工学院研制了全部的数据处理设备，建成的红外处理和分析中心，现在这个中心正在支持“空间红外望远镜任务”。图68就是红外处理和分析中心，也称为Morrisroe空间科学实验室。
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