人类进入太空乘坐的是载人航天器。
　　40多年来，载人航天器从最初的乘坐1人环绕地球飞行1圈，发展到多人长期在太空飞行，人在太空持续飞行时间长达1年以上；载人航天器的建立从在地面建造、一次发射入轨，发展到将部件送入太空在太空组建；载人航天器的规模从最初的不足2吨、长度不足3米、容积只有几立方米，发展到4百多吨、长达100多米、容积1千多立方米；人类在太空的活动，从躺在座椅上一动不动，发展到进行广泛学科的科学技术实验；人类进入太空的范围，从环绕地球运行的近地轨道，发展到多次十多人登上另一个星球——月球。
　　载人航天器发展至今日，按用途可分为五大类：用于突破载人航天技术的试验性载人航天器、用于太空技术试验的载人航天器、用于天地往返运输器的载人航天器、用于在太空短期或长期运行的载人航天器、用于飞往其它星球的载人航天器。
　　
　　用于突破载人航天技术的试验性载人航天器
　　
　　这种载人航天器都是在载人航天初期出现的，它们的主要作用是实现人进入太空，是人类进入太空的开拓者。
　　属于这类的载人航天器有：苏联的东方号飞船和美国的水星号飞船。
　　1.东方号飞船。东方号飞船是世界第一位航天员加加林乘坐的飞船，由乘员舱和设备舱两部分构成，乘员为1人，质量4.7吨，全长7.35米，电源由蓄电池提供，乘员舱内大气压与地面相同，舱内温度15℃至20℃，相对湿度为30％至70％。飞船返回时抛掉末级火箭和仪器舱，下降到7千米左右高度，航天员连同座椅从舱内弹出，至4千米高度时人椅分离，航天员乘降落伞着陆。
　　1961年4月12日，加加林上尉乘坐东方1号飞船进入太空，环绕地球飞行了一圈，历时108分钟，飞行轨道为近地点181千米，远地点327千米，轨道倾角65度，飞行总航程40868千米，并成功返回地面，开辟了人类进入太空的新时代。
　　1963年6月16日苏联女航天员捷列什科娃，乘坐东方6号飞船，在太空飞行了近3天，成为世界第一位进入太空的女性。
　　2.水星号飞船。水星号飞船是单舱结构，乘员为1人，质量1.9吨，全长2.9米，底部最大直径1.86米，由圆台形座舱和圆柱形伞舱两部分构成，蓄电池供电，返回时以降落伞减速，溅落在海上。水星号飞船使美国第一位航天员格伦实现了环绕地球的太空飞行。
　　
　　用于太空技术试验的载人航天器
　　
　　这种载人航天器是为了掌握航天器在太空机动飞行、航天员出舱活动、交会对接技术为主要目的的载人航天器。
　　属于这类载人航天器的有：苏联的上升号飞船、联盟号飞船和美国的双子星座号飞船。
　　1.上升号飞船。上升号飞船是实现世界上第一次航天员出舱活动的载人飞船，也是第一个乘坐3人的载人航天器。为了载3名航天员，将原东方号飞船座舱进行了重新安排，由于座舱内拥挤，拆掉了弹射座椅救生系统。因此，上升号飞船在发射台上、上升段和返回段均无救生装置。上升号飞船由乘员舱和设备舱构成，为了出舱活动在乘员舱上安装了折叠式气闸舱，出舱航天员经由气闸舱进出座舱。飞船质量5.3吨，电源由蓄电池提供，返回时航天员在座舱内以降落伞在陆地着陆。
　　


　　1965年3月18日，苏联航天员列昂诺夫少校和别列亚耶夫中校乘坐上升2号飞船绕地球飞行17圈，列昂诺夫进行了世界上第一次出舱活动，在舱外停留了24分钟，其中自由漂浮12分钟，离开飞船距离达5米。
　　2.双子星座号飞船。双子星座号飞船是两人乘坐的飞船，由乘员舱和设备舱两部分构成，质量3.2吨至3.8吨，长5.74米，底部最大直径3米。乘员舱分密封和非密封两部分。密封部分安装有显示仪表、两个弹射座椅、控制设备、废物处理设备、食物和水，是航天员的座舱。非密封部分安装有无线电设备、生命保障系统和降落伞等。飞船由蓄电池供电，后来改用燃料电池。设备舱分上下两段，上段主要安装4台制动发动机，下段安装有轨道机动发动机和燃料、通信设备、燃料电池等。
　　飞船再入前抛掉设备舱下段，点燃制动发动机，然后再抛掉上段，座舱再入大气层，到达低空时打开降落伞，航天员在座舱内溅落在海面上。
　　双子星座号飞船实现了美国航天员出舱活动、机动飞行和两个航天器在太空的交会对接。1965年6月3日至7日，怀特乘坐双子星座4号飞船，执行美国航天员第一次舱外活动任务，在舱外停留21分钟。1966年3月16日，美国航天员阿姆斯特朗（后来成为登月第一人）和斯科特上尉乘坐双子星座8号飞船，在太空实现了与另一个不载人航天器—双子星座阿金纳靶标飞行器的对接，突破了航天器太空交会对接技术。
　　3.联盟号飞船。联盟号飞船由生活舱、返回舱和仪器设备舱3个主要舱段构成，质量6.45吨至6.8吨，全长7.94米（不含对接机构），乘坐2人至3人，航天员在返回舱内返回后以降落伞在陆地软着陆，使用太阳能电源供电。苏联使用这种飞船完成了太空机动飞行和两个载人航天器的交会对接试验。
　　
　　天地往返运输器
　　
　　作为天地往返运输器的载人航天器有载人飞船和航天飞机。其中，载人飞船为一次性使用，航天飞机为部分重复性使用。
　　
　　载人飞船
　　迄今为止，世界上作为天地往返运输器使用过的载人飞船有苏联和俄罗斯的联盟号系列飞船、美国的阿波罗号飞船、中国的神舟号飞船。
　　1.联盟号系列飞船。
　　①联盟号飞船和联盟T号飞船。联盟号飞船除了完成太空技术试验外，还成为苏联初期的天地往返运输器。联盟号飞船和改进后的联盟T号飞船一起，主要承担了礼炮号系列空间站的天地往返运输任务。
　　②联盟TM号飞船。联盟TM号飞船是在联盟T号飞船基础上经过进一步改进形成的新型飞船。联盟TM号飞船成为和平号空间站和国际空间站主要的天地往返运输器。
　　联盟TM号飞船仍然由生活舱、返回舱和仪器设备舱三个主要舱段组成，生活舱在前，返回舱居中，仪器设备舱置后。
　　


　　联盟TM号飞船起飞质量7.07吨，全长6.98米（不包括对接机构），返回舱最大直径2.2米，太阳电池阵展长10.7米。
　　生活舱和返回舱为气密舱，是航天员生活和工作的舱段。飞船的最前端安装有交会雷达和杆－锥式对接机构等交会对接设备及舱门，以便与和平号空间站和国际空间站进行交会对接，实现与空间站的停靠和气密连接，使航天员能够通过舱门进出空间站。航天员生活设施、饮用水和食品等，设置在生活舱内。在生活舱的侧面有一个舱门，发射前，航天员经此舱门进入飞船。
　　返回舱是联盟TM号飞船执行完飞行任务后，唯一返回到地面的舱段。返回舱是航天员的座舱，可乘坐3名航天员。返回舱也是对整个飞船进行控制的操作舱段，所有显示仪表和操纵控制设备全部安装在这里。在发射上升过程、与空间站交会对接过程和返回地面过程中，航天员全部乘坐在返回舱内，进行操作控制。一旦出现意外故障时，航天员能够及时返回地面。
　　仪器设备舱分为两部分，前部比较短，为气密舱，舱内安装飞船的电子设备和气瓶等；后部为非气密舱，安装电源系统和推进系统。飞船使用太阳能电源，在仪器设备舱的两侧各有一扇由4块电池板组成的太阳电池阵，提供整个飞船用电。在仪器设备舱的后部和侧面安装有推进系统（主推进发动机在后端），为飞船提供动力。在仪器设备舱的外侧有一层辐射散热器，向太空散发飞船内部多余的热量。
　　为了保证生活舱和返回舱与外界太空有良好的隔热性能，以便为舱内温度控制创造条件，在这两个舱的外面穿了一件“棉衣”——柔性隔热层。
　　为了能够作为国际空间站救生艇使用，联盟TM号飞船进行了一些改进，形成了联盟TMA号飞船。改进的主要内容是：适应美国及其它国家航天员身高和体重要求，对返回舱布局及着陆缓冲装置进行了改进；对电子设备进行了改进，使其更具先进性。在美国哥伦比亚号航天飞机出现灾难性事故，航天飞机停止飞行期间，一直由联盟TMA号飞船承担由地面往返国际空间站的航天员渡运任务。
　　


　　所有联盟号系列飞船返回地面时，均以降落伞在陆地软着陆。
　　2．进步号货运飞船。联盟号飞船将返回舱改为不需要返回的装载货物的货舱，即成为进步号货运飞船。进步号货运飞船承担向空间站运送货物任务，每次可以运送约2吨供应品、设备和维修用品。在结束运送货物任务时，装运空间站垃圾及其它废弃物，再入大气层后烧毁。
　　3．阿波罗号飞船。作为地球低轨道天地往返运输器的阿波罗号飞船额定乘员3名，飞船由指令舱和服务舱两个舱段构成（在执行与联盟号飞船太空对接任务时，增加了一个过渡段，以适应两个飞船不同的压力制度）。呈锥形的指令舱是航天员生活和工作的座舱，也是飞船的控制和与地面控制中心通信的舱段，还是航天员返回地面的返回舱。服务舱内安装有推进系统、环境控制和生命保障系统、通信系统和电源，在返回地球大气层前抛弃。
　　4．神舟号飞船。中国载人飞船命名为“神舟号”，由轨道舱、返回舱和推进舱3个主要舱段构成，轨道舱在前、返回舱居中、推进舱置后。神舟号飞船全长约9米，总起飞质量约8吨，额定乘员3人，可在轨道上自主运行7天。
　　轨道舱。轨道舱是航天员生活的舱段，为密封舱，主要生活设施设置在这里。轨道舱还是主要的实验舱段，飞行中的主要科学实验在这里进行。轨道舱还可以成为进行舱外活动的气闸舱，航天员在这里进行舱外活动的各项准备（穿舱外航天服，吸氧排氮等），准备完毕后排放舱内气体，开启舱门，航天员出舱活动。
　　神舟号飞船的轨道舱独特之处在于：在飞船的试验飞行阶段，当载人飞船完成飞行任务，航天员返回地面后，轨道舱具有继续在轨道上运行的能力，可以进行半年时间的自动科学实验。为此，在轨道舱外侧安装有两块总面积12平方米的太阳电池阵，为轨道舱提供电源。在轨道舱上还有独立的姿态控制系统。
　　轨道舱为圆柱体，两端为锥形，全长2.8米，圆柱段直径2.25米，侧壁有一个舱门，用于发射前航天员进入飞船，航天员在太空进行舱外活动时，也经由此舱门进出。用于执行与其他航天器交会对接任务时，在前端安装有对接机构后，前端有一个舱门，实现与其它载人航天器的对接时，航天员由此舱门进出其它航天器。侧壁上设有一大一小两个舷窗，航天员可以通过舷窗对外观测。各种设备和有效载荷分装于轨道舱内两侧，中间作为航天员在太空中的生活和活动空间。
　　返回舱。返回舱是飞船执行完飞行任务后返回地面的唯一舱段。返回舱为密封舱，其外形为大钝头倒锥体，呈钟形。最大直径约2.5米，其长度与最大直径相当于2.5米，属于“矮胖”体形。
　　在上升段、轨道机动飞行（改变飞行轨道）段和返回段，所有航天员都身着舱内航天服乘坐在这个舱段。航天员对飞船的控制都在这个舱段实施，舱内具有各种显示、操作控制和通信设备，通过屏幕上显示的各种资料、数据，航天员了解飞船各系统的工作状态，根据需要对飞船实施控制。航天员在这里保持与北京指挥控制中心的联系，向控制中心报告情况，接受控制中心的指示。返回舱外表面覆盖着防热层，以抵御再入大气层后的空气动力加热。返回时，是以钝头朝前，因此底部气动加热最严重，其防热层也最厚。返回舱具有独立的两套降落伞装置，一套失效，另一套可以保证航天员安全着陆。
　　返回舱前端有一个舱门，飞行中，航天员经此舱门在轨道舱与返回舱间往来。在返回前，航天员在返回舱就位后，先关闭此舱门，然后再分离轨道舱。返回着陆后，开启此舱门出舱。返回舱侧壁位于航天员头部附近设有两个舷窗，供航天员对外观测。
　　


　　返回舱上有独立的姿态控制系统，在返回过程中对返回舱姿态进行控制，并以此调节升力方向，对返回舱返回轨迹进行调节，保证返回舱在预定着陆区着陆。返回舱底部有4台缓冲发动机，在即将着陆时工作，以降低着陆冲击。
　　推进舱。推进舱为非密封舱段，圆柱形外形，全长近3米，圆柱段直径2.5米。推进舱安装有推进系统，为整个飞船的轨道机动和姿态控制提供动力。4台主发动机安装在推进舱后端，两台总推力为5000牛的发动机为轨道机动和返回制动提供动力，另两台为备份。推进舱外面安装有一对总面积24平方米的太阳电池阵，为整个飞船提供电源。推进舱外表面是散热器，将整个飞船内多余的热量通过辐射方式散发至太空。设置在推进舱内的高压气瓶为返回舱和轨道舱提供氧气和氮气，以维持密封舱内的空气压力和气体成分。
　　推进舱后端面与运载火箭相连接，入轨时与运载火箭分离。
　　生命保障。返回舱和轨道舱是航天员活动的舱段，在这两个舱段内要创造航天员生活与工作环境，提供航天员生存条件。主要涉及到空气、温度、水和食物。
　　密封舱内的空气的大气压力和气体成分与地面大气相同，即大气压力为一个大气压，氧氮混合气体，氧占20％至24％，随着氧气的消耗，随时补充氧气，保持大气压力和氧气比例。并且提供一定的通风条件，使舱内空气在失重环境中能够流通。还要净化舱内空气，排除航天员新陈代谢产生的二氧化碳，控制其它有害气体浓度。
　　虽然太空的温度极低，导致飞船背阳面温度低至零下摄氏七、八十度，而向阳面又被强烈的阳光照射达一百多度，飞船舱内设备和航天员也一直不断产生热量，如此复杂的热环境，在热控系统的调理下，舱内温度和湿度在飞行过程中，一直保持在人体舒适的程度，即温度21℃±4℃，相对湿度30％至70％。
　　神舟号飞船的航天员用水和食品，均由地面携带，保证航天员在飞行期间的水和食品消耗。
　　有专用设备收集航天员生活和代谢产生的废物和垃圾，并排除异味。
　　返回着陆。神舟号飞船返回着陆的主要过程是：将继续留在太空的轨道舱分离，然后调整姿态，使主发动机喷口朝飞行方向，主发动机点火工作，降低飞船飞行速度，脱离环绕地球运行轨道，进入返回轨道。此时，飞船开始沿一条抛物线轨道向地球表面下降飞行。在下降到即将进入大气层时，飞行速度为7.5千米/秒，在进入大气层前，将不再使用的推进舱分离掉。分离后的推进舱将在与大气相互作用产生的炽热中烧毁。返回舱独自携带航天员向地面飞行，在大气的阻力作用下，逐渐减速，当距地面高度降到10千米时，开始开启降落伞程序。伞舱盖抛弃过程中，拉出一个小的引导伞，引导伞拉出一个减速伞，使返回舱的下降速度进一步降低。减速伞再拉出1200平方米的巨大主伞，进一步降低返回舱的下降速度，使返回舱下降速度减至8米/秒。当返回舱下降至距地面1米多时，安装在返回舱下部的缓冲火箭发动机点火向下方喷射，使返回舱再次减速，最后以很小的速度实现软着陆，将舱内航天员所感受到的着陆冲击减至最小。
　　


　　神舟号飞船有主、副两个着陆场，副着陆场是主着陆场的气象备份着陆场，一般情况下在主着陆场着陆，当主着陆场气象条件（如雷雨、大风等）不适于着陆时，则着陆于副着陆场，两个着陆场的气象相关性较小。主着陆场位于内蒙古自治区四子王旗以北的阿姆古朗地区，副着陆场位于内蒙古自治区额济纳旗的中南部地区。
　　
　　航天飞机
　　美国的航天飞机是试图突破航天器自诞生以来一直是一次性使用的惯用做法，使载人航天器进入重复使用阶段的尝试。它将运载火箭和载人航天器的功能综合成一体，以现代技术能够实现的方式，向重复使用方向发展。同时，航天飞机还具备了过去所有载人航天器所不具备的功能：能够携带太空实验室进行众多科学与技术实验；在载人的同时能够承载相当多的货物；能够在太空施放航天器；能够从太空回收航天器；能够在太空对出现故障的航天器进行维修；能够进行大型太空结构的组装。航天飞机成为国际空间站组装和天地往返运输最主要的载人航天器。但是，1986年1月28日挑战者号航天飞机起飞后发生爆炸、2003年2月1日哥伦比亚号航天飞机结束飞行任务返回地面过程中解体，两次灾难性事故，导致14名航天员丧生，付出了沉重代价。
　　


　　美国的航天飞机主要由三大部分构成：轨道飞行器（简称轨道器）、固体推进剂助推器（简称助推器）和外部推进剂贮箱（简称外贮箱）。航天飞机全长51.14米，最大起飞质量2041吨，起飞推力3141吨，主发动机使用液氧和液氢作为推进剂。额定航天员为7名，紧急状态最多可以乘坐10名航天员。最大运货能力上行为25吨（在标准的轨道倾角28.45度、轨道高度185千米圆轨道），返回为11吨（受着陆载荷承受能力限制）。
　　轨道飞行器。轨道器按重复使用100次设计。
　　轨道器分为3段，前机身设有乘员工作和生活的密封舱和安装姿态控制发动机的头锥；中段主要是货舱；后机身装有3台主发动机和两台轨道机动发动机及姿态控制发动机，还有垂直尾翼；两个机翼安装在机身两侧。密封舱分为飞行舱、中舱、底舱3个舱。轨道器全长37.24米，高17.27米，自身质量63.4吨，翼展23.79米，货舱长18.3米，直径4.6米，在货舱的一侧安装有遥控机械臂。
　　飞行舱是驾驶轨道器和使用机械臂对有效载荷进行操作的地方，有众多的飞行仪表和控制装置，共有10个舷窗，6个朝向前方和侧向，主要用于着陆和在太空中对外观测；两个朝向上方，用于对外观测；两个朝向货舱，主要用于使用机械臂操作有效载荷（在舷窗下面有机械臂控制台）、与空间站对接和监视航天员在舱外的活动。飞行舱内有4个座椅，可以乘坐指令长和驾驶员等4名航天员。
　　中舱是航天员的生活舱，所有航天员的生活设施均设置在这里。主要生活设施有厨房、就餐设备、卫生间、睡眠设备、锻炼设备。中舱还是航天员进出货舱或进出设置在货舱的实验室的舱段，在中舱与货舱之间设有一个气闸舱，通过气闸舱航天员可以进入货舱或到轨道器周围活动。轨道器停靠在和平号空间站或国际空间站时，其对接机构安装在货舱内，并与气闸舱相连，航天员通过气闸舱、对接通道进出轨道器和空间站。
　　底舱是设备舱，安装有生命保障、环境控制、电源、废物箱等各种设备。
　　货舱用于盛装货物，它的上部有两扇巨大的舱门，在上升和返回的飞行过程中关闭，以构成完整的外形，并保护有效载荷不受外界不利环境的影响。进入太空后开启，在整个运行期间都处于开启状态，以利于有效载荷的操作、航天员的出舱活动和轨道器的散热。在货舱的侧边安装有一个长15.3米的遥控机械臂，用来完成施放或回收有效载荷，支持航天员的舱外活动，组装太空结构等工作。机械臂根据需要可以安装在货舱的右舷或左舷。
　　货舱舱门的内侧是辐射散热器，轨道器入轨后，货舱门开启，辐射散热器即开始向太空辐射轨道器内多余的热量。
　　尾段主要安装推进系统，3台主发动机提供上升段飞行的主推进力，总推力为510吨，使用外贮箱中的液氧和液氢推进剂，当外贮箱分离后，主发动机即停止工作。尾段内还安装有轨道机动发动机系统，当主发动机停止工作后，两台轨道机动发动机继续工作，直至进入预定轨道。在太空飞行中，需要变更飞行轨道时，也由轨道机动发动机提供动力。轨道机动发动机使用一甲基肼和四氧化二氮作为推进剂，每台提供2.7吨推力。还设有姿态控制推进系统，为轨道器的姿态控制提供控制力。
　　由于返回大气层后的飞行中会遇到强烈的空气动力加热，轨道器的外表面包裹了一层防热层。头锥和机翼前缘等部位，空气动力加热最强烈，最高温度达1650℃，其余迎风面空气动力加热也相当剧烈，最高温度达到1260℃，背风面加热较缓，温度只有370℃，不同的温度区域使用不同的防热材料构成防热层。
　　轨道器从太空返回地面时，使用轨道机动发动机进行制动进入返回轨道，再入大气层后以空气阻力减速，然后像滑翔机一样无动力着陆于机场跑道。
　　暴风雪号航天飞机。苏联也研制了航天飞机，起名“暴风雪号”，但只进行了一次飞行试验，未投入使用。
　　


　　
　　短期太空实验室
　　
　　在太空短期运行的实验室，迄今为止均是依附在航天飞机货舱上，是借助于航天飞机的飞行条件、生活条件、能源条件等实现其太空实验功能的航天器。
　　1．太空实验室。航天飞机在初期飞行中，在货舱中3次携带了欧洲研制的自身没有主动飞行能力、只有科学实验设备的太空实验室，进行了一系列空间科学和技术实验。
　　航天飞机太空实验室主要由实验舱、U形平台、供应管道、通道等组成。需要在增压环境中工作的设备安置在实验舱内，需要暴露于太空中工作的设备和样品安置在U形平台上。
　　整个太空实验室的组成比较灵活，根据实验任务的不同需要，舱段和U形平台可以有不同的组合。实验舱为圆柱形，直径4.06米，长度根据需要可以是6.9米，也可以是4.2米，分为核心段和实验段两部分。核心段安装有全部操作仪器和探测设备，实验段安装研究和实验设备。实验舱的顶端有两个窗口，通过窗口可以对地面或太空进行观测和拍照。实验舱外侧有隔热层，防止舱内外的热交换。U形平台每段长2.9米，可依任务需要数段组合在一起。实验舱通过通道和轨道器上的气闸舱与轨道器中舱沟通。通道内径1米，能够使身着航天服的航天员顺利通过，通道两端各有一个密封门。
　　实验舱内的气体压力与成分和地面一样，温度18℃至26℃，相对湿度40％至60％。实验舱自身携带氧气，氧气通过供应管道由轨道器生命保障系统供应。实验舱的生命保障系统具有通风、清除二氧化碳、臭味和杂质、对发热的仪器设备进行冷却等功能。太空实验室最多可同时容纳4名航天员在其内工作，所有航天员的生活均在轨道器内进行。太空实验室所用约7千瓦电能由轨道器提供。
　　在太空实验室中进行的研究和实验有：对地观测、大气物理、气象研究、海洋物理、材料加工、太空工艺、基础物理和化学、天文观测和研究、生物医学、生命科学、太空物理、太阳观测、宇宙辐射等领域的近一百项科学技术实验，获得了重要成果。
　　


　　2.太空研究实验室。美国的太空研究实验室置于航天飞机轨道器货舱前端，通过连通气闸舱的管道与轨道器中舱接通，单舱重4.8吨，长2.8米、直径4.1米。单舱有效载荷能力为1360千克，航天飞机一次可以携带一个舱段，也可以携带两个舱段。
　　太空研究实验室为试验提供标准服务，如电源、温度控制和指令－数据传输功能，舱内环境温度为18℃至27℃。
　　太空研究实验室用于7次航天飞机与和平号空间站对接任务，它的第一次飞行是在1993年6月21日至27日。太空研究实验室也用来向和平号空间站运送供应品和设备。
　　
　　长期运行载人航天器
　　
　　试验空间站
　　试验空间站的主要目的是为建立长期载人空间站进行技术试验，它们都是由运载火箭一次发射进入太空的单体模式，基本不在太空进行组装。
　　1．礼炮号空间站。自1971年4月19日发射“礼炮1号”空间站起，至1982年4月19日“礼炮7号”空间站进入太空止，苏联共发射了7个试验空间站，除“礼炮2号”出现故障失败外，其它6个均获得了成功。
　　在这些试验空间站运行中，获得了长期载人空间站的重要技术，为以后的长期载人空间站的建立奠定了良好的技术基础。同时，还进行了广泛领域的科学技术试验，取得了重要成果。
　　首先，解决了载人航天器与在轨道上运行的航天器的人工控制和自动控制交会对接问题，为后续的长期载人航天解决了最基本的技术问题。
　　解决了在长期载人空间站的一系列问题，掌握了长期载人航天器的研制技术。诸如，解决了保障人在太空长期生存的生命保障技术、舱内长期的环境控制技术、地面向在轨道上运行的航天器的物资补给技术、在太空进行航天器的舱段组合技术、长期大功率电源技术，以及解决了防止人长期在失重环境中身体和生理的变化等人体适应性问题。
　　


　　在解决一系列长期载人飞行有关问题的同时，进行了大量科学技术试验，取得了重要试验成果。
　　礼炮1号空间站自1971年4月19日发射升空，至1971年10月11日止，共飞行了170天，只有1艘飞船上的3名航天员进入其内工作了23天。在“礼炮1号”上进行了对地观测和对宇宙观测试验，进行了太空植物栽培试验，进行了生物医学试验，进行了地球天气现象研究。
　　礼炮2号空间站1973年4月3日发射，4月29日在太空解体，共飞行26天，未曾有航天员访问。
　　礼炮3号空间站1974年6月25日进入太空，1975年1月25日停止使用，共运行213天，其中，载人飞行15天。礼炮3号空间站在前面试验空间站的基础上，进行了一些重大改进设计，礼炮3号空间站的任务之一就是对改进设计进行正确性验证。在礼炮3号空间站半年多的飞行中，只接待了一艘两名航天员的乘员组。
　　礼炮4号空间站于1974年12月26日发射进入太空，1977年2月3日结束运行，飞行774天，共接待了两艘飞船4名航天员进入其内工作了43天，进行了一些科学技术试验和无人飞船自动对接试验，为以后自动货运飞船奠定技术基础；进行了乌龟等生物样品试验。
　　1976年6月22日礼炮5号空间站进入太空，共接待了两艘飞船共4名航天员，于1977年8月8日结束运行，共飞行441天，其中，载人飞行62天。
　　试验项目主要有：金属冶炼、晶体生长、植物栽培及生物样品试验、地球大气污染研究、对地观测、太阳研究、新技术试验及太空军事应用研究。
　　1977年9月29日礼炮6号空间站进入太空，1982年7月29日结束运行，共飞行4年10个月，其中，载人飞行617天。该试验空间站发展成为具有前后两个对接口的新型航天器，可以同时接纳1艘载人飞船和1艘货运飞船。
　　货运飞船对接后，运送的推进剂和气体等均可自动转注至试验空间站上。
　　礼炮6号空间站上设置了水再生装置，还设置了可以在其内进行淋浴的活动卫生间。礼炮6号空间站进行了3个航天器对接在一起组合飞行试验，取得了成功，为以后长期载人空间站取得了重要技术突破。
　　在礼炮6号空间站上安装有约2吨的科学研究设备和实验仪器，一批批航天员利用失重环境和真空条件进行了大量科学技术试验。航天员进行了大量目视对地观测，拍摄的照片为地面考察队实地勘测提供了重要依据，使贝阿铁路的修建节省了大量经费。
　　礼炮6号空间站质量为18.9吨，长15.1米（不含对接装置），与两个飞船对接后，总长30米，总质量35吨。有3个太阳电池阵，呈T形安装在工作舱外面，可单轴340度旋转，以对准太阳，总面积为60平方米，可提供4千瓦功率。
　　礼炮7号空间站与礼炮6号空间站极为相似，质量为18.9吨，仍然具有两个对接口，可同时停靠两艘飞船。安装有3块呈T字形可单轴旋转的太阳电池阵，提供空间站全部电能，太阳电池阵效率比礼炮6号空间站提高了10％。礼炮7号空间站改善了航天员生活设备，随时提供热水，并且增加了一个冰箱。
　　1983年3月2日，苏联发射一个质量为20吨的舱体，与礼炮7号空间站成功实现对接，扩大了空间站规模，使礼炮7号空间站成为组合式空间站。礼炮7号空间站 1991年2月7日结束运行寿命，在运行期间，载人飞行1075天，进行了大量科学技术实验。
　　


　　2．天空实验室。美国的天空实验室全长36米，直径6.6米，总质量76吨，使用太阳能电源，共有6块太阳电池阵。发射时，在天空实验室内储备了3批航天员共9人需要的水、食品和衣物。阿波罗号飞船与天空实验室对接后，整个组合体总质量约91吨，可供航天员使用的总容积330立方米。
　　天空实验室由轨道舱、仪器舱、气闸舱、天文望远镜和多用途对接舱等部段组成。轨道舱分上下两层，上层为工作舱，下层为生活舱。轨道舱为增压舱，舱内为纯氧，压力为1/3大气压，温度16℃至32℃。多用途对接舱有两个对接口，可以同时停靠两艘阿波罗号飞船。气闸舱为航天员出舱活动通道。
　　天空实验室是由土星5号运载火箭于1973年5月14日发射的，在上升段飞行过程中，罩在工作舱外面的微流星防护屏被空气动力撕毁，并将天空实验室两个太阳电池阵中的一个撞坏，另一个太阳电池阵也被从微流星防护屏上掉下来的金属卡住未能展开。这使得天空实验室进入太空后，失去了微流星防护屏保护的工作舱在太阳照耀下，舱内温度很快升高，而电力的不足，使得空调不能正常工作，进一步加剧了工作舱内温度的上升。
　　第一批航天员为工作舱撑起了一张“遮阳伞”，并使尚存的一个太阳电池阵成功展开，工作舱内的温度恢复到正常的21℃，为后两批航天员在天空实验室上开展科学实验创造了条件。第二批3名航天员出舱更换了遮阳伞，进行了对太阳和地球观察、拍照等科学试验活动。第三批3名航天员在其上创造了飞行84天的纪录，对地球实施观察，并对太阳和彗星进行拍照。3批航天员在上面停留的时间分别为28天、59天和84天。他们在天空实验室上进行了生物学、航天医学、太阳物理学、天文物理学、地球观测和工艺学等方面的广泛实验，特别着重太阳的观测，取得了18万张有关太阳的图像，录制了10万米磁带，并拍摄了4万多张地球照片。特别是在生物医学方面的研究和试验取得了许多很有价值的科研成果。
　　天空实验室于1979年7月11日再入大气层烧毁，碎片大部分散落在印度洋。
　　
　　


　　长期载人空间站
　　现代长期载人空间站是在太空进行组装的多舱段复合式空间站，其规模可以根据需要进行扩展。
　　1.和平号空间站。和平号空间站是苏联于1986年2月20日发射核心舱开始组建的，至1996年4月26日组建完毕，历时10年。在核心舱上先后对接了量子1号（1987年4月11日）、量子2号（1989年12月6日）、晶体号（1990年6月10日）、光谱号（1995年6月1日）和自然号（1996年4月26日）专业舱，由上述6个舱段和联盟TM飞船、进步号货运飞船组成的和平号空间站联合体，长达50多米，总质量123吨，总容积470立方米。
　　量子1号舱内装有X射线和紫外线天文仪器、生物医学实验和地球勘测设备。主要用于天文观测、地球勘查、生物学和航天医学研究。量子2号舱主要用于对技术维修和工艺实验提供支持。晶体号舱用于材料加工、加工工艺和生物制品的研究。光谱号舱携带有美国提供的生物医学研究设备和用于提高和平号空间站电力供应能力的太阳电池阵，主要用于民用遥感和生物医学实验。自然舱主要用于地球大气、陆地、海洋的探测等对地观测和国际性科学实验，安装有辐射计、摄谱仪、扫描仪、合成孔径雷达和激光雷达，以及研究地球生态环境的设备。各舱段的质量都在20吨左右。
　　和平号空间站原设计寿命5年，由于航天员长期在空间站上，可以对失效的设备及时进行维修，和平号空间站一直运行了15年，环绕地球飞行了近8万圈。其间，有12个国家的134名航天员在站上工作和生活。共有31艘载人飞船、62艘货运飞船和9架次航天飞机与其对接。
　　在和平号空间站15年的飞行中，进行了生命科学、材料加工、太空制药、对地观测等多种领域和学科的20多个科研计划和近2.2万次实验，获得了极其重要的科研成果，丰富了人类对自然界的认识，拓展了人类的科学视野和认知空间。
　　在和平号空间站上，创造了人连续生活438天和累计生活746天的纪录。俄罗斯航天员波利亚科夫自1994年1月8日起进入太空，在和平号空间站内一直工作到1995年3月22日才返回地面，在太空连续飞行438天。俄罗斯航天员阿夫杰耶夫3次进入和平号空间站，累计飞行时间为746天。
　　


　　和平号空间站在取得辉煌成就的同时，也经历了太多的风险。它曾经遭受失火、密封舱泄漏、管路破裂、计算机失灵、无线电通信中断、货运飞船撞击等近2千次故障。
　　年迈的和平号空间站，2000年6月16日送走了最后两名航天员，结束了它的载人航天历史。2001年1月27日，进步号货运飞船与和平号空间站对接，为空间站送去制动坠入大气层的推进剂。2001年3月23日，和平号空间站坠入大气层烧毁，未烧毁的部件散落于南太平洋，结束了它耀眼的一生。
　　2．国际空间站。国际空间站是由美国、俄罗斯、欧洲（11国）、日本、加拿大、巴西等16国联合研制的巨型太空设施，它的组建分三个阶段完成。
　　第一阶段：准备阶段，航天飞机将承担国际空间站组建的主体运输和组装工作，需要航天员驾驶航天飞机掌握交会对接技术，美国航天员需要获得在太空长期生活和工作经验。为此，从1994年开始，航天飞机到俄罗斯和平号空间站进行9次访问，一批批美国航天员到和平号空间站工作。
　　第二阶段：初步形成国际空间站功能，航天员进入国际空间站工作。先发射功能货舱，然后发射节点舱、服务舱、实验舱，构成具备基本功能的国际空间站，常驻航天员分批进入国际空间站连续工作。
　　第三阶段：组装主构架、巨型太阳电池阵等模块，完成国际空间站全部组装，国际空间站建设完毕。
　　国际空间站的组建开始于1998年，原计划2005年完成，而后，乘员返回运载器停靠在国际空间站上，成为完整功能的国际空间站。
　　国际空间站的组装原计划需要航天飞机和俄罗斯质子号运载火箭飞行43次，飞行频率平均高达每年8次，航天员需要在国际空间站外进行168次总计1360小时太空行走作业，以完成舱段、部件的组装和更换维修等工作。
　　由于承担国际空间站组装任务的航天飞机自2003年1月哥伦比亚号灾难性事故后停止飞行，国际空间站的组建受到很大影响。
　　国际空间站建成后的总质量为419吨，舱段长74米，桁架长108.4米，增压舱总容积1202立方米，舱内压力和气体成分与地面相同，电源输出功率110千瓦，建成后运行寿命为10年。
　　国际空间站由指令和数据处理、电源、跟踪与通信、热控制、环境控制与生命保障、制导导航与控制、结构与机构、有效载荷、机械臂、舱外活动、在轨维护、航天员、乘员健康保障等13个系统构成。
　　指令和数据处理系统负责国际空间站所有部件的运行管理及出现异常情况时报警与警示；电源系统采用太阳能电源，美国和俄罗斯各有自己的电源系统，美国为124伏，俄罗斯为28伏；跟踪与通信系统主要是完成国际空间站与地面控制中心间的指令、话音、图像和数据的传输，国际空间站与航天飞机间的通信以及空间站内与太空行走的航天员间的通信；热控制系统的功能是保证空间站内和各主要设备处于适宜的温度环境，将多余的热量通过辐射散热方式发散到空间中；环境控制和生命保障系统的作用是保证航天员所处环境的大气压力和成分、温湿度，以及废物处理、水再生、火情监测和灭火等；制导导航与控制系统负责国际空间站的正常运行控制（姿态和轨道），其它飞行器的对接、停靠和分离控制，包括自动控制和航天员人工控制；结构与机构系统主要由舱段和桁架结构构成的结构和由对接、停泊和连接部件构成的机构组成，用于形成航天员生活和工作硬件环境，提供航天器停靠条件和有效载荷固定条件；机械臂系统用于国际空间站大型构件的转运与组装，协助航天员进行舱外工作；有效载荷系统是国际空间站科学及技术实验的内容，包括生命科学、失重科学、太空科学、地球科学及工程技术试验；舱外活动系统为航天员提供进出舱通道（气闸舱）、舱外活动条件和安全保障。
　　国际空间站的主要组成舱段有：曙光号多功能货舱、联合舱、服务舱、命运号实验舱、俄罗斯研究舱、科学能源平台、居住舱、通用对接舱、欧洲实验舱、日本实验舱、生命保障舱、离心舱、多功能后勤舱等。此外还有庞大的构架结构、两个遥控机械臂系统、轨道运输车和乘员返回运载器等。
　　曙光号多功能货舱。曙光号多功能货舱是国际空间站第一个舱段，提供国际空间站初期的姿态控制、通信、电源和推力。曙光号多功能货舱有16个燃料箱，能够贮存6吨多推进剂。姿态控制系统包括24个大控制喷管和12个小控制喷管，两台大发动机可以进行空间站运行轨道的调整。舱上的气闸舱可供航天员携带机动装置出舱活动。
　　曙光号多功能货舱在轨质量20.04吨，长12.99米，最大直径4.1米，容积72立方米，一对展长24.4米的太阳电池阵提供3千瓦电能，设计寿命15年。
　　联合舱。联合舱是第一个美国建造的舱段，由3个节点舱构成，共有6个对接口，用于各舱段对接，国际空间站上的重要资源，如液体、环境控制和生命保障系统、电子和数据系统都通过联合舱到达各舱段。为此，有5万多个机械组件和216条管线，传送着液体和气体。121条内部和外部电缆总长近10千米，传送各种数据和信息。联合舱在两端各有一个增压对接段，一端与曙光号多功能货舱对接，另一端作为航天飞机停泊口。联合舱在轨质量11.62吨，基本舱段长5.5米，加上两个对接段，总长10.7米，最大直径4.6米，设计寿命15年。
　　服务舱。服务舱提供早期国际空间站航天员生活和居住条件（睡眠、卫生设备），具有生活供应系统（食品、厨房和餐桌）、电源分配系统、数据处理系统、飞行控制系统和推进系统。同时，提供通信系统，为地面飞行控制提供遥控能力。服务舱有4个对接口，后面的对接口可以对接进步号货运飞船和联盟TM号载人飞船。在服务舱上的生活居住设施包括航天员睡位、厕所和卫生设备、有电冰箱的厨房、餐桌。锻炼设备包括一台跑步器和功率自行车。服务舱有13个舷窗，最大的一个直径40厘米。在每个乘员间都有一个个人舷窗。
　　服务舱是国际空间站中俄罗斯部分的核心舱段，负责向莫斯科和美国休斯敦地面控制中心提供数据、话音和电视图像。服务舱为国际空间站提供推进动力，以维持国际空间站的运行轨道。
　　服务舱在轨质量18.95吨，总长13.11米，最大直径4.1米，太阳电池阵展长29.87米，提供9千瓦电源，设计寿命15年。
　　命运号实验舱。命运号实验舱是国际空间站上美国部分的核心部件，作为实验室主要用来进行材料科学、生命科学、生物医学、流体物理等科学实验，舱内有24个机柜用于放置各种实验设备和控制操作设备。命运号实验舱内还装有用于监控全站关键系统的中央计算机和通信设备。一个直径50.9厘米的舷窗安装在中间部段的一侧，这是在空间站上安装过的最大的舷窗。舱的一端与联合舱对接，另一端安装2号增压对接段。命运号实验舱在轨质量14.06吨，长度9.4米，最大直径4.3米，设计寿命15年。
　　俄罗斯研究舱。共有两个俄罗斯研究舱，用于俄罗斯科学实验，内安装有20个机柜，研究舱对接在通用对接舱的径向对接口上。
　　科学能源平台。科学能源平台是俄罗斯进行科学实验的舱外设备，它有6块太阳电池阵，能够为科学实验提供20千瓦电能，安装有6个陀螺仪，可以进行姿态变化。
　　平台上的圆屋顶有8个舷窗提供航天员直接对外观察功能，用于监视机械臂操作、航天员太空行走和科学实验。
　　居住舱。居住舱是美国航天员的生活场所，内有各种生活设施，可以提供4名航天员长期生活。主要设备有：厨房（内有烤箱、电冰箱、垃圾处理设备、洗漱和供水设备）、集会间（用于就餐、集会、对外观测、与地面控制中心举行电视会议）、卫生间（内有便桶、尿壶和净手设备）、淋浴间、卧室、医疗设备、锻炼设备、水净化设备及其它生活必需品。居住舱长8.5米，直径4.3米，质量16.1吨。
　　生命保障舱。生命保障舱是俄罗斯为其航天员提供生命保障的舱段，具有支持4名航天员的生命保障能力，为增压舱段，长14.2米，直径4.3米。
　　通用对接舱。俄罗斯的增压舱段，与美国联合舱作用相当，共有6个对接口，用于连接俄罗斯各舱段和接纳联盟TM号及TMA号飞船和进步号货运飞船。同时，可以作为气闸舱使用，提供航天员进出舱通道。
　　离心舱。是美国进行动植物研究的舱段，内有一台离心机，旋转直径2.5米，用以模拟不同重力环境，进行重力对动物、植物生长影响的研究。舱内还有进行生命科学实验的套箱，可以进行多种生命科学试验。
　　欧洲实验舱。欧洲实验舱（哥伦布号舱）主要用于进行材料科学、流体物理、生物医学等科学实验，内有10个有效载荷机柜、3个系统机柜和3个储存机柜，可容纳3名航天员在内工作。欧洲实验舱长6.7米，直径4.2米，净质量9.5吨，发射时可以携带2.5吨有效载荷，在轨工作过程中有效载荷可以逐渐增加至9吨。其本身不发电，用电由美国舱段提供。
　　日本实验舱。日本实验舱是由日本研制的国际空间站上的一个增压舱段，用于日本的科学实验项目。日本实验舱主要由增压舱、暴露设施、遥控机械臂系统、实验后勤舱增压段、实验后勤舱暴露段5部分构成。增压舱是科学实验室，长9.9米，直径4.2米，质量16.1吨，主要用于材料科学和生命科学试验，内有10个机柜。舱外有一个6自由度机械臂，用于安装、移动有效载荷和其它物体。暴露设施可以安装10个需要暴露于太空中的有效载荷。后勤舱增压段有8个机柜，用于运输和储存各种物品，由航天飞机携带其往返于天地间。后勤舱暴露段为暴露设施储备和提供物品。
　　多功能后勤舱。多功能后勤舱是可以重复使用的后勤运输器，由航天飞机往返携带，主要用于运送需要增压环境的空间站货物。多功能后勤舱质量约4.5吨，能够携带9.1吨货物，意大利建造的第一个多功能后勤舱长6.4米、直径4.6米。
　　桁架结构。桁架结构是国际空间站的骨架，所有舱段、设备均建立在这个全长108.4米的巨大骨架上，使众多部件组合成一个有机整体。桁架结构分批由航天飞机带入国际空间站，逐段组装起来。每段的长度不超过13.7米，质量不超过17吨。
　　遥控机械臂。国际空间站上准备安装两套遥控机械臂，1号机械臂长17.6米，质量936千克，最大搬运能力19.5吨，体积18.3米×4.6米，空载移动速度为每秒60厘米，可以承担空间站的部件组装、飞行器的对接、有效载荷的操作、协助航天员舱外活动等工作。
　　2号遥控机械臂质量1642千克，长17.6米，有7个活动关节和由15节构成的手，能够搬运大的载荷。2号遥控机械臂坐落在轨道运输车上时，机械臂能够快速到达工作地点。
　　轨道运输车。轨道运输车是能够沿着铺设在空间站外面的轨道移动的小货车，能够使运输车上的物体比较快地在空间站外面移动，以方便安装、维修等操作。
　　乘员返回运载器。乘员返回运载器是一直停靠在国际空间站上的应急返回运载器，当国际空间站出现危及航天员生命安全的事故时，需要所有航天员全部紧急撤离时使用。其上的生命保障系统可以提供自离开空间站起9小时的生命保障，使用蓄电池作为电源，以氮气作为推进工质，可以自动驾驶，也可以航天员人工控制。在国际空间站上停靠时间可以长达3年无需维修，返回时以翼伞着陆于普通机场跑道。乘员返回运载器计划2007年投入使用，在此之前，以联盟TMA号飞船代用。
　　由于哥伦比亚号航天飞机事故，国际空间站的组成可能会有所变更。
　　
　　飞往其它星球载人航天器
　　
　　迄今，人类已经向太阳系中的太阳及所有行星发射了探测器，但作为载人航天器飞往其它星球的只有实现人类登上月球的美国阿波罗号飞船。
　　阿波罗号飞船。阿波罗号飞船由指令舱、服务舱和登月舱3大部分构成。总质量44吨至49吨，全长约17米，最大直径4.3米。
　　指令舱是3名航天员生活和工作的座舱，也是飞船的飞行控制舱和与地面控制中心的通信舱，还是航天员返回地面的返回舱。指令舱呈圆锥形，质量5.85吨（其中，推进剂111千克），长3.4米，最大直径4米，可利用容积5.95立方米。舱内气体为1/3大气压的纯氧，温度为21℃至24℃。指令舱分前舱、航天员舱、后舱三部分。前舱为非密封舱，前端安装有与登月舱对接的对接机构，还装有溅落飘浮装置等着陆设备，以及姿态控制发动机。航天员舱为密封舱，有航天员生活用品和救生设备，设有5个舷窗，供航天员对外观测及摄影使用。后舱安装有姿态控制发动机、各种仪器和通信系统。指令舱有两个舱门，一个在侧面，供航天员出入，一个在前端，是进出登月舱的通道。
　　服务舱长7.5米，直径4米，质量25吨（其中，推进剂19.1吨），安装有主发动机、姿态控制系统、推进剂贮箱、环境控制和生命保障系统（提供3名航天员14天的生存需求）、通信系统和电源（燃料电池）。服务舱在返回地球大气层前抛弃。
　　登月舱长7米，最大直径4.3米，质量14.7吨（其中，推进剂10.5吨），分着陆级和上升级两部分，用于将两名航天员和月面设备运送至月面，在结束月面活动后，两名航天员和月球样品乘坐上升级返回至在月球轨道上运行的指令舱上，着陆级则停留在月面上不再使用。上升级座舱容积6.58立方米，有两个舱门，顶端的舱门用于航天员进出指令舱，侧面的舱门用于航天员在月面上出舱活动。3个舷窗用于航天员对外观察。