千讯咨询发布的中国电影市场发展研究及投资前景报告显示，在古老的文学家族中，太空科幻小说只是一个小字辈，但它在电影工业中却是一个先行者。电影诞生于19世纪90年代，但仅仅10年以后的1902年，世界电影的先驱之一——法国的乔治·梅里埃（Georges Méliès）就拍摄了经典科幻电影《月球旅行记》（Le Voyage dans la Lune），讲述一群天文学家乘坐炮弹抵达月球，在其上游历，与当地人发生冲突，最后飞回地球的故事。这也是历史上最早的叙事性电影之一。宇航幻想与叙事性电影珠联璧合，几千年来人类对于太空的好奇心和幻想在电影这种视觉魔法的媒体中得到了具体化的探索和展现，就像打开了一个新世界一样，让人欲罢不能。20世纪至今，关于太空的故事屡屡登上银幕，以绚丽的想象拓展着人类创造力的边界。
尽管最早的太空电影来自欧洲，但在后来很长一段时期内，美国太空电影却以其大胆的想象、繁多的数量和精良的制作获得了大量观众。这种优势是在20世纪二三十年代好莱坞兴起的背景之下形成的，因此美国太空电影一开始就具有商业化和娱乐化的基因。其六七十年代以后的持续快速发展则得益于美国在电影工业和太空探索领域的双重领先地位。从这一时期开始，美国太空电影在技术上越来越注重真实震撼的视觉效果，幻想也越来越新奇，并且不乏哲学反思和文化社会隐喻。在很大程度上，美国太空电影持续拓展着人类幻想的边界。
关于太空的想象中最吸引人的也许是外星人的存在。与其他生命的接触对人类来说意味着危险还是友谊，抑或拯救？如果茫茫宇宙中存在外星人，他们会是什么样子？是善意还是恶意的？最为精确的描述可能是“未知”：从未有过此类经验的人类实在难以想象其他生命的生物特性、能力和价值观。于是出现关于外星人外貌的各种设想，对其善恶标准的各种假设。
较早的美国电影中关于外星人的描述五花八门，满足观众的猎奇心理。《火星来信》（A Message from Mars，1921）中的火星人是智慧和道德的源泉；音乐电影《五十年后之世界》（Just Imagine，1930）中的火星人都是双胞胎，处于半蛮荒状态；《飞侠哥顿》（Flash Gordon，1936—1942）系列电影中的外星人则充满攻击性和野心。在20世纪四五十年代，关于飞碟和外星人的报道增加，其形象也更多地出现在电影中。在50年代冷战的背景下，许多这类电影含有政治寓意，比如《入侵美利坚》（Invasion USA， 1952）、《世界大战》（The War of the Worlds，1953）以及《飞碟入侵地球》（Earth vs. the Flying Saucers，1956），等等。
上述电影常常重在讲述新奇故事，外星人只是发展情节的工具，对于它们的想象非常随意。后来有电影更加严肃地对待“外星人”这个概念，思索人类与外星生物的关系。雷德利·斯科特（Ridley Scott）导演的《异形》（Alien，1979）指出，人类对宇宙的认识极其有限，需要警惕未知文明。《异形》中一队船员驾驶飞船从塞杜斯星球运送矿石返回地球，路上接到了小行星发来的神秘信号。按照公司指令，追寻信号来到小行星上查看的船员遭受异形生物的攻击，后来几乎全员覆没。在船员们为了生存而想尽办法驱除这种致命生物的同时，地球上的总部秘密命令安插在船员中的机器人将异形生物带回研究。他们所不知道的是，这种生物没有思想，只是本能地要生存和寻找宿主，食肉又具有极高的战斗力，是人类未曾遭遇过的存在。在凶残的异形生物面前，人类好奇心没有足够的科技力量支撑，显得非常幼稚。影片最为黑暗恐怖的一幕是，在所有人都以为危险已经过去，只等顺利返回地球时，一个小异形生物毫无预兆地从一位船员的身体中破腹而出，导致后者当场死亡。异形的形象在电影史上成为了经典，提醒人们对于未知的太空保持恐惧和敬畏。
另外一些电影将外星人视为无攻击性的朋友或弱势群体。史蒂文·斯皮尔伯格（Steven Spielberg）导演的《第三类接触》（Close Encounters of the Third Kind，1977）和《外星人E.T.》（E.T. the Extra-Terrestrial，1982）即是如此。后者中的外星人因故滞留地球，躲在一个小男孩家，被发现后，与家中的孩子都成了朋友。这位外星人虽然长得奇怪，却心地善良，还拥有神奇的能力，可以使枯萎的植物复原。催生这部电影的与其说是对外星生物的想象，不如说是对于友谊、陪伴、宽容与和平的期待。虽然讲的是外星人的故事，电影的视线实际上并未投向太空。同样关注地球生活的是新西兰、美国和南非合拍，尼尔·布洛姆坎普（Neill Blomkamp）执导的《第九区》（District 9，2009）。电影中滞留地球的外星人被迫生活在肮脏破旧的贫民窟，生存状态完全被忽视；名为外星人故事，实际上就像是地球上某些地方的故事的翻版。
更为含蓄的文化隐喻出现在詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）执导的《阿凡达》（Avatar，2009）中，电影中的纳威人拥有善良、和平的心灵，在潘多拉星球上与大自然和睦相处。人类因开采矿产而对潘多拉星球进行殖民开发，他们以武力破坏了和平，以矿产采掘危害了生态坏境，对当地动物和居民都造成巨大的伤害。地球人与纳威人之间的冲突成为电影的主要内容。这种冲突的解决方式由男主角杰克的选择和行动表现出来：这位通过控制“阿凡达”身体与纳威人沟通的地球人，不仅与纳威女性妮特丽相爱，选择与纳威人站在一起战斗，最终还放弃了地球人的身体，彻底成为纳威人的一员。保护自然，尊重、理解和认同其他文化，是这部电影给出的道德启示。
1977年，乔治·卢卡斯（George Lucas）导演了第一部《星球大战》（Star Wars）影片，这个系列自此以后一发不可收拾，在20世纪七八十年代拍摄出了三部曲，后续又出了前传三部曲和后传三部曲。2019年，后传三部曲的最后一部即将上映。这部“太空歌剧”（一类科幻电影的名称，即在太空中发生、类似史诗、时间跨度大、涉及人物多的电影）描绘出银河共和国被银河帝国篡权，引发内战，义军兴起，与帝国对抗的宏大史诗。绝地武士组织的兴衰、天行者家族的命运穿插其中，个体人生、群体历史和星球政治结合在了一起。电影设定在一个架空的宇宙之中，具有庞大的故事架构和繁复的细节，其中各种星际种族的前世今生与风俗、科技与器物都为影迷津津乐道。电影叙事结构简单，角色设计原型化，依赖于视觉特效，这些特质显示了娱乐化特征，也正是其获得年轻观众喜爱的原因。《星球大战》系列电影衍生出了小说、漫画、游戏、玩具等，不止作为电影存在，还成为20世纪重要的流行文化现象。
首部《星球大战》诞生两年后的1979年，《星际迷航》（Star Trek）系列电影也登上了银幕。这部同样经久不衰、衍生出诸多周边产品的跨媒体制作始于1966年开始放映的电视剧，目前电影版已经上映11部（1979—2016），电视剧则共有32季755集。电影中的故事发生在星际联邦，讲述一艘由人类和其他种族组成的舰船探索未知领域，维护和平与人道主义，整体充满乐观主义精神。这个绵延半个世纪的跨媒体制作中反映出各个时代的重要话题：和平、女性主义、种族主义、科技发展，等等。
《星球大战》系列和《星际迷航》系列电影电视剧等虽然设定在架空世界或未来的太空，显示出来的却是对现实世界的关怀。社会现实是幻想史诗的来源，亦是其旨归。不仅如此，它们凭空创造出的庞大宇宙系统精密而富有科技和人文之美，这种令人惊叹的想象本身就持续吸引着各个年龄和各个国家的粉丝。
浩瀚宇宙最早给人类带来震撼的印象是在《2001：太空漫游》（2001: A Space Odyssey）之中。斯坦利·库布里克（Stanley Kubrick）执导、1968年上映的这部电影改编自科幻作家阿瑟·克拉克（Arthur Charles Clarke，1917—2008）的小说，因其深邃的意涵被誉为经典，也被称为现代科幻电影技术的里程碑。在电影开头，几百万年前的一群人猿在非洲沙漠之中发现了一块巨大的黑色石板，并由此获得了使用工具的能力，后来才能进化为人。到了2000年，人类再次在地球上发现了这种黑色的石板。为调查其中蕴含的信息，飞行员搭乘太空船向木星飞去。但船上的人工智能控制中心筹划杀死船上的人，最后只有一位飞行员得以逃生，但他只是在木星轨道上发现了又一块黑色石板。在接近它的同时，他穿越了时空，迅速老去。黑色石板将他变成了一个胎儿，似乎有未知的新生正在等待着他。
电影中的对白极少，有88分钟甚至没有任何一句对白，只依靠视觉和声音来缓慢展现情节。看似无聊的设计却显示了一种写实主义的追求，因为对宇宙的探索本身并没有很多电影中展示的那种戏剧性和快节奏。叙事让位给了感官体验，小打小闹的幻想让位给了庞大的奇观。弥漫在整个电影之中的是一种神秘感和崇高感：黑色石板对人类究竟意味着什么？幸存下来的飞行员在穿越时空的过程中看见了什么？他变成胎儿之后，面临的又是什么？满天星斗与其背后神秘的宇宙似乎蕴含着最终的答案，但人类还不知道答案的内容。
随着人类足迹越来越多地迈出地球，人类对太空也有了足够的直观认识。含有写实主义因素的太空科幻电影，在技术上和文化反思方面都反映出了人类经验的进步。2013年，英美合作制作、墨西哥导演阿方索·卡隆（Alfonso Cuarón）执导的《地心引力》上映。这部电影讲述一架航天飞船上的三位宇航员在执行任务时出现事故，飞船被毁，其中一位宇航员丧生，只剩两人。不久由于燃料耗尽，第二位宇航员也失去了生存的机会，只剩下初次在太空执行任务的女博士莱恩·斯通。她必须在没有燃料、没有任何人支持的情况下到达中国的天宫号空间站，再想办法返回地球。在经历了绝望、希望和独力奋斗之后，斯通终于踏上了地球的土地，落入一个不见人烟的湖泊之中。电影全程只有两位演员出演，大部分是女演员一个人完成的，把人在面临极端的生存环境时的孤独、绝望、反抗等情绪刻画得淋漓尽致。最值得称道的是这部电影的视觉效果，高度还原真实太空探索所涉及的科技设备以及宇航人员才能看到的画面，以高超的摄影和后期制作技术，模拟了相应的视觉效果。由于太空经验的难得一见，电影达到了震撼人心的作用。在斯通博士踏上了地球土地的那一瞬，所有人的心都放下了，这就是地心引力，地球家园对人类的共同吸引力。
雷德利·斯科特执导的《火星救援》2015年上映。这部电影讲述美国国家航空航天局的宇航员瓦特尼因故一个人滞留火星上，与地球失去联系，也没有足够的生活物资。他只能自力更生，种植食物。地面人员发现他仍然活着之后，采取各种办法，最终将他从火星上救回。最为观众津津乐道的情节是这位植物学家想尽办法在火星上种植土豆。在宏大的太空探索主题下，物质生活的琐碎与重要性将观众的目光拉回脚下的土地，洋溢着一种幽默、乐观和脚踏实地的精神。这部电影在较高的程度上还原了火星救援所需的技术，据说航天局和科学家普遍认为这部影片普及了火星救援的办法。
对太空了解得越多，人类就越明白相对于宇宙自然，自身的力量太过渺小。太空灾难电影通过展示自然的力量，思索地球将要面临灾难时人类作为一个整体的应对方案。近年来美国的这类电影往往落脚在对生命权的探讨和对个人英雄主义的推崇上。罗兰·艾默瑞奇（Roland Emmerich）导演的《2012》（2009）极力倡导生命平权，电影中面对地球末日，世界各国秘密售卖逃生方舟的船票，政府要员、富人和被选中的具有优秀基因者可以得到逃生的机会，普通人只能为自己的生命权尽力拼搏。米米·利达（Mimi Leder）执导的《天地大冲撞》（Deep Impact， 1998）将保留地球文明的重任寄予富于牺牲精神的宇航员身上，显示了一种英雄主义情怀。
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