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Un'astronave (detta anche nave stellare o navicella spaziale) è un veicolo spaziale progettato per viaggiare nello spazio o, nella fantascienza, per il viaggio interstellare, cioè in grado di raggiungere sistemi planetari diversi da quello di partenza.
La fantascienza (in particolare il filone della space opera) abbonda di storie che descrivono questo genere di veicoli e nel corso degli anni molti autori hanno descritto astronavi di varie forme: in alcuni anime l'astronave principale aveva la forma di una corazzata giapponese della seconda guerra mondiale, nella Guida galattica per gli autostoppisti le astronavi hanno forma di mattoni gialli, e nella fantascienza degli anni cinquanta spesso le astronavi aliene sono dischi volanti.
L'umanità non ha mai costruito un'astronave, tuttavia molti scienziati (come Freeman Dyson e il suo Progetto Orione) hanno proposto ipotesi ingegneristiche riguardanti la possibilità di intraprendere viaggi interstellari.