在宇宙中，物体的运动速度要远超于在大气层内，而且战舰为作战而设计，不可能像以往的航天器只通过改变轨道来躲避来袭物体，因此战舰的防御的设计极为重要。空天战舰的外形设计理念更像坦克的防御设计，战舰整体采用光滑曲面或者光滑棱面的设计，这样当来袭目标碰撞战舰装甲时，可以通过稍微调整战舰角度，使得来袭目标以更大的入射角度碰撞战舰装甲，这样会使战舰装甲的等效厚度更高，来袭目标更容易被装甲弹开形成跳弹。战舰上的各种武器平时都保护在装甲下方，只有作战时才会从装甲下方升起，这也是在为了保护舰载武器在平时的宇宙航行中不会被高速陨石所摧毁。
在宇宙中作战，没有上下左右的区分，攻击可能来自任何一个方向，同时战舰也需要具备向任何一个方向发动攻击的能力，并且空天战舰还需要兼顾在大气层内航行时降低大气阻力，因此空天战舰的外形设计看起来非常整洁，而且往往采用梭形或者多面棱形，并且舰身修长，舰首呈流线型，满足超高速气体动力学。
在空天战舰产生的年代，电磁武器和激光关武器的应用已经非常成熟了，电磁炮摆脱传统火炮依赖炸药爆炸来产生瞬间推力的发射方式，转而采用电磁线圈来给炮弹提供初始动能，使得炮弹发射速度上限摆脱了对于炮管材料的限制，也使得炮弹发射灵活性更高，同一门电磁炮，可以以不同的速度发射各不同口径的弹药，并且电磁炮弹的存储只需存储弹头，无需存储发射药，这使得使用电磁炮的作战单位大大避免了被敌方炮火击中引发弹药殉爆的可能性。激光武器在实际的应用中发现其作战局限性极大，在大气层内极其容易受到大气粒子的散射作用，导致其作战效能大大降低，同时激光武器的功率上限受限于发光元件的负载限制，往往只能攻击没有搭载装甲的轻目标，但是其优秀的攻击指向性和反应速度，使其在拦截来袭的炮弹、导弹和飞机时有着独特的优势。
在空天战舰上，电磁武器和激光武器都被作为主要武器而装备，空天战舰上往往装备有三种电磁武器，电磁主炮、电磁副炮和电磁导弹发射器，电磁主炮用于远程投送电磁炮弹，电磁导弹发射器用于发射舰载导弹，赋予其更高的初始矢量速度，而电磁副炮往往用于近程拦截。空天战舰上搭载的激光武器有激光主炮和激光副炮，激光主炮用于远程拦截、而激光副炮则负责中近程拦截。
在太空中作战，双方的交战距离往往在几万公里，同时双方战舰和攻击弹药的运动速度也在每秒数公里甚至更高，因此空天战舰要是想要进行太空作战，一双“火眼金睛”必不可少，而这便是空天战舰的舰载雷达。空天战舰的舰载雷达，是真正的工业明珠。
空天战舰的舰载雷达是真正意义上的全波段雷达，数千平方米的雷达阵面分布在战舰周身的不同位置，确保可以全方位无死角地扫描战舰周围的三维空间情况，每一面雷达都由上万个雷达阵列组成，每一个雷达阵列可以在雷达波段范围任意调整电磁波发射频率，通过控制不同雷达阵列的电磁波频率，使得雷达可以同时实现通讯、预警、火控、电磁干扰等功能。
空天战舰的舰载雷达由战舰的核聚变反应堆供能，是全舰除去动力系统外最大的耗能部件，得益于战舰充足的电能供应，雷达的功率远超以往所用的雷达，可以在太空中对数万公里外的目标进行火控锁定，并且能够同时跟踪数千个来袭目标。空天战舰除了雷达之外，空天战舰还搭载有数个高性能的空间望远镜，作为对舰载雷达的补充。空天战舰可以说是整个人类文明有史以来最为璀璨的科技结晶，是近乎全部科学技术和工业产业共同配合的全系统产物，只有掌握人类完整的科技树和工业门类的国家才能造出它。
自从2051年第一台环形粒子发动机出现，仅在4年后，第一艘空天战舰便正式服役。新的颠覆性武器的出现，让“威慑平衡”的局面出现松动，全世界范围的太空竞赛和军事竞赛也随之拉开序幕。仅仅15年后，全世界范围的空天战舰数量便从1艘增加到了16艘，并且技术也在不断更新。
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