Palvelumoduuli on avaruusaluksen tai avaruusaseman yksikkö, joka on täysin itsenäinen. Moduuli voi sisältää ilmailutekniikkaa ja laitteita, työntövoimajärjestelmiä, asuintilaa ja tarvikkeiden varastointia. Tällaiset yksiköt voivat pystyä laukaisemaan ja palaamaan uudelleen, jotta avaruusjärjestöt voivat käyttää niitä uudelleen, ja ne voidaan konfiguroida monin eri tavoin. Lukuisat maat ovat tuottaneet palvelumoduuleja käytettäväksi avaruusaluksissa ja hankkeissa, kuten Kansainvälinen avaruusasema (ISS).
Kuten muutkin avaruuteen sijoitettavat projektit, palvelumoduuli voi olla kallis yritys. Suunnittelijat kehittävät itsenäisiä järjestelmiä sisällön suojaamiseksi, mukaan lukien tiedelaboratoriot. Sen on kyettävä kestämään huomattavaa voimaa laukaisun aikana, ja kun kyseessä on paluumuuttoa varten suunniteltu laite, siinä on oltava myös järjestelmät, jotka tukevat turvallista paluuta Maalle.
Kansainvälisellä avaruusasemalla osallistuvien maiden tarjoamia palvelumoduuleja käytettiin kiertävän tutkimuslaitoksen rakentamiseen. Modulaarinen rakenne mahdollisti kasvavan rakenteen rakentamisen eikä rajoittanut kehitystä yhteen lanseeraukseen. ISS: ään lisätyt palvelumoduulit voivat sisältää ominaisuuksia, joiden avulla ne voidaan konfiguroida tulevaisuudessa uusien komponenttien mukauttamiseksi. Niitä on myös mahdollista käyttää erilaisiin aktiviteetteihin. Esimerkiksi tavaratila voidaan muuttaa laboratorioksi, jos se on suunniteltu useille kokoonpanoille.
Palvelumoduulin sisällä voi olla yksi tai useita osastoja, joilla on erilaisia ominaisuuksia. Jotkut on suunniteltu kokonaan lastin kuljettamiseen, ja ne voivat olla erittäin suuria isojen tavaroiden majoittamiseen. Toiset sisältävät elämää ylläpitäviä järjestelmiä, käyttövoimaa ja säätimiä, ja ne sopivat muihin moduuleihin avaruusaluksen tai avaruusaseman tukemiseksi. Astronauteille suunnitelluissa moduuleissa voi olla komentokeskuksia, asuintiloja ja tilat syömiseen, kokeiden suorittamiseen ja niin edelleen.
Paino on tärkeä näkökohta palvelumoduulin suunnittelussa. Kaikkien lähettäminen avaruuteen on erittäin kallista, ja suunnittelijat haluavat varmistaa, että jokainen punta on tärkeä. Suunnittelun ylipaino voidaan poistaa monin eri tavoin, ja sisätila voidaan suunnitella monikäyttöisiin käyttötarkoituksiin ja kokoonpanoihin, jotta se olisi hyödyllisempi. Palvelumoduuli, jolla on rajoitetut sovellukset, voi olla liian kallista käynnistää ja ylläpitää, koska käytön tuottama hyöty ei välttämättä ole tasapainossa sen suunnittelun, rakentamisen ja käynnistämisen kustannusten kanssa.