単段式宇宙輸送機
従来の使い捨てロケットのような金属材料だけでは、SSTOに要求される軽量化を達成することは困難と考えられている。大気圏再突入や着陸のため複雑な形状を強いられることにより、重量軽減はさらに困難になる。
近年の航空機に用いられている複合材料の採用はSSTOにも欠かせないが、航空機とは適用範囲が大きく異なる。まず、航空機では機体外板にも多く適用されるが、SSTOは大気圏再突入の熱に晒されるため、このような部分に樹脂系複合材料を用いることはできない。従って、複合材料で軽量化を図るには、主要構造への適用が必須となる。
SSTOの機体は推進剤タンクが大半を占めるが、軽量化のためにはタンク自体が主要構造を兼ねることになる。しかし、タンクに複合材料を使用した場合、液体推進剤は極低温であるため、樹脂の弾性を損なう。また液体水素は分子量が小さいため、樹脂製タンクを透過して漏れてしまう。このため、樹脂と金属を張り合わせる方法が研究されている。
なお、エンジンや断熱材、その他の装備品の軽量化も、当然に必要である。