世界上第一艘载人飞船是前苏联的“东方1”号，由两个舱组成，上面的是密封载人舱。
至今，人类已先后研制出三种构型的宇宙飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。其中单舱式最为简单，只有宇航员的座舱，美国第1个宇航员艾伦·谢泼德就是乘单舱型的“水星号”飞船上天的；双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成，它改善了宇航员的工作和生活环境，世界第1个男女宇航员乘坐的前苏联“东方号”飞船就属于双舱型；最复杂的就是三舱型飞船，用于增加活动空间、进行科学实验等，前苏联的“联盟”系列和美国“阿波罗”号飞船是典型的三舱型。
宇宙飞船与返回式卫星有相似之处，但要载人，故增加了许多特设系统，以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。例如，用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃生系统等。
遨游太空的宇宙飞船第一个载人飞天的“东方1”号飞船
“东方”号飞船属于前苏联最早的载人飞船系列，从1961年4月—1963年6月共发射6艘。而“东方1”号飞船则是世界上第一个载人进入外层空间的航天器。
资料显示，该飞船由球形密封座舱和圆柱形仪器舱组成，重约4.73吨。在轨道上飞行时与圆柱形的末级运载火箭连在一起，总长7.35米。“东方”号飞船由密封座舱（2400千克）和工作舱组成，质量约4730千克。
该飞船的球形座舱直径为2.3米，可乘坐1名航天员，舱壁上有3个舷窗。舱外表面覆盖一层防热材料。座舱内有可供飞行10昼夜的生命保障系统、弹射座椅和无线电、光学、导航等仪器设备。“东方”号飞船在返回前抛掉末级运载火箭和仪器舱，座舱单独再入大气层。当座舱下降到离地面约7千米高度时，航天员弹出飞船座舱，然后用降落伞单独着陆。仪器舱位于座舱后面，舱内装有化学电池、返回反推火箭和其他辅助设备。值得一提的是，“东方”号飞船既可自动控制，也可由航天员手控。资料表明，飞船飞行轨道的近地点约为180千米，远地点为222千米—327千米，倾角约65°，周期约89分钟。
1961年4月12日，前苏联航天员加加林乘坐“东方1”号飞船，绕地球飞行108分钟后，安全返回地面，开始了世界载人航天的新时代。
前苏联屡获第一的“上升”号飞船
“上升”号宇宙飞船重5.32吨，和“东方”号宇宙飞船相比，有了很大改进，即当它从轨道返回时，宇航员不用弹射脱离座舱而是和飞船一起进行软着陆。飞船的两套制动火箭系统和新式的着陆装置，能使它软着陆时的速度“几乎等于零”。“上升”号飞船内设3个座位，宇航员在座舱里可以不穿密闭的宇宙服活动。
“上升”号载人飞船
“上升”号飞船一共进行了2次发射。1964年10月12日发射的“上升1”号飞船在轨道上飞行了24小时17分钟，3位宇航员完全处于自由状态，不管工作、饮食、休息，都不扎上皮带，以充分体验失重状态对人体机能的影响。1965年3月18日发射的“上升2”号宇宙飞船中2名宇航员中的一位，穿上了特制的宇宙服，在宇宙空间自由飘动，最远飘离飞船5米。对于“东方”号和“上升”号飞船的上天，前苏联的舆论工具曾作了大量的宣传，充分赞扬了前苏联宇航方面的成就。
1964年10月12日，“上升1”号准时发射，在环绕地球的轨道上飞行了17圈。但整个航行没有获得任何具有科学价值的成果。10月13日，“上升”号飞船安全返回地面。
事实上，“上升2”号飞船的飞行，也是美苏太空竞赛的一种表现方式。前苏联早就得到消息，美国“双子星座”宇宙飞船上的宇航员要试验空间“行走”，后来更得到了确切的发射日期：1965年3月23日。为了抢时间，赶在美国前头实现宇航员宇宙“行走”，前苏联于3月18日发射了“上升2”号飞船，再一次获得了一个“第一”。美国宇航员到宇宙中“行走”，计划是降低座舱压力，打开舱口出入的。前苏联采用了一个简便办法，在舱口安装了一个轻便的出入管道。进入宇宙的宇航员先进入这个管道，由另一名宇航员从后面封闭管道口，然后那位宇航员就能打开舱口进入宇宙。苏美太空竞赛
太空竞赛是指约从1957年到1975年期间，美国和前苏联在开发人造卫星、载人航天和人类登月等空间探索领域的竞争。
太空竞赛的技术条件可以追溯到“二战”时期火箭技术的成熟，但竞赛开展的本身源于“二战”后国际关系的紧张以及冷战的开始，一般认为1957年10月4日前苏联第一颗地球人造卫星“史泼尼克1”号标志着太空竞赛的正式开端。由于涉及尖端技术和国防科技，“太空竞赛”在一定意义上也是“军备竞赛”的一种体现。比起其实际意义来讲，太空技术因其在军事上的应用潜力和鼓舞人心的巨大作用而成为这场角逐中的焦点。
前苏联第三代载人飞船系列——“联盟”号
“联盟”号是前苏联研制的第三代载人飞船的名字。与之相对应的载人航天计划也被称之为“联盟”计划。“联盟”号飞船是前苏联在积累了多年经验之后，所开发出来的一种最成熟的载人航天器。由“联盟”号飞船衍生出的“联盟T”，是“联盟”号的直接升级物和替代品；而“联盟TM”相对“联盟T”进行了更多的改进，是俄罗斯航天部门现在拥有的唯一一种可载人航天器，也是可向国际空间站输送宇航员的仅有的两种工具之一（另一种是美国的航天飞机）。
“联盟”号宇宙飞船是一种多座位飞船，内有一个指挥舱和一个供科学实验和宇航员休息的舱房。“联盟”号第一次发射是在1967年4月23日，飞行目的是演练这种新的宇宙飞船各个系统的工作情况。不幸的是它酿成了一场悲剧。该飞船在飞到第18圈时，操纵和稳定飞船明显发生了困难，即在从地面起飞26小时45分钟后，航天员开始做再入大气层的定向操纵和启动反推火箭的时候，事故发生了，飞船意外地以每小时644千米的速度撞到地面，宇航员弗拉基米尔·科马罗夫上校当即死亡。
后来科学家们分析指出，由于轨道机动或者在再入大气层过程中出现的旋转，使回收降落伞的吊伞索缠在一起。因而，在打开降落伞时不能展开，降落伞变成了一条“飘带”，才造成了悲剧的发生。
事实上，“联盟1”号在发射前曾使用计算机有系统地检查了火箭的每一个部件。研究人员为谨慎起见，第一次飞行只选了1名宇航员，他就是弗拉基米尔·科马罗夫。他是前苏联宇航员中技术最好的人之一，也是第一个两次进入外层空间的人，可是在这第二次飞行即将结束时，他却丧了命。
“联盟1”号的失事使前苏联的载人宇航推迟了18个月，直到1968年10月26日前苏联才发射了一艘新的“联盟”号飞船。此次，“联盟3”号宇宙飞船由宇航员别列戈沃伊驾驶在轨道上飞行了4个昼夜，然后平安返回地球。在这次飞行中，别列戈沃伊取得的最大成绩是在空间轨道试图和一架无人驾驶的“联盟2”号飞船对接。别列戈沃伊让他的飞船和“联盟2”号自动接近到相距200米处，然后改用手动操纵系统，使2个飞船靠近到仅数米的距离。前苏联的第一次飞船对接是在1969年1月完成的。弗拉基米尔·沙塔洛夫驾驶的“联盟4”号飞船同“联盟5”号飞船实行了接近和对接。“联盟5”号上的宇航员阿列克谢·叶利谢耶夫和叶夫根尼·赫鲁诺夫穿上宇宙服进入了“联盟4”号。前苏联人把对接后的组合飞船称为“世界上第一个宇宙空间站”。
在随后的1969年10月11日、12日、13日，前苏联接连3天发射了“联盟6”号、“联盟7”号和“联盟8”号3艘飞船，在轨道上进行了广泛的科学考察，其中包括在真空和失重情况下进行金属焊接的操作试验。此外，这3艘飞船还实行了协调动作的编队飞行。这3艘飞船的发射倾角是一样的，它表明它们是从同一个地点接连3天发射的，这在当时是在空间技术方面的一个重大突破。前苏联频繁发射“联盟”号宇宙飞船的时候，正是美国实现“阿波罗”登月计划的时候。可以明显感到，前苏联正致力于建立太空实验站的试验，太空站的问世已为期不远了。
1971年6月6日，莫斯科时间7点55分，前苏联又发射了“联盟11”号宇宙飞船，并在轨道上与“礼炮1”号对接成功。第二天，“联盟11”号飞船上的3名宇航员于莫斯科时间10点45分进入“礼炮”号太空站的舱室，使之成为世界上第一个有人居住的太空站。美国1973年5月发射的第一个太空站虽然比“礼炮1”号要大得多，但它毕竟晚了2年。
“礼炮—联盟”总重25吨以上，太阳能电池和化学电池供给它充足的电能。在密封舱里的宇航员共在太空站里度过了23个昼夜，进行了天文观测、生物医学试验、远距离摄影等科学考察和实验活动。当“联盟11”号飞船结束考察奉命脱离“礼炮”号太空站，返回地面后，人们打开舱盖后简直大吃一惊：3名宇航员都安详地死在自己的座位上，死前却一点预兆都没有。
“联盟11”号飞船上3名宇航员是突然去世的。3名宇航员去世的前一天——6月29日，“礼炮—联盟”的一切工作依然严格按程序进行。他们在和地面飞行控制中心的无线电通信中，报告了他们的考察情况，并说“全体宇航员自我感觉良好”。在接到返回地面的着陆指令后，“联盟11号”和太空站顺利脱开，单独飞行。此时飞船上的所有系统仍然一切正常。1971年6月30日凌晨1点35分，“联盟11”号飞船的制动发动机开始工作，然而当它工作结束后，地面控制中心与宇航员的联系突然中断了。
这次事故后，前苏联又发射了4个“礼炮”号系列的太空站。这些太空站都有不同程度的改进，并多次和“联盟”号宇宙飞船实行对接。宇航员在轨道站上逗留的最长时间已达到63天，完成了许许多多科研项目，比如试验改进后的飞船的控制系统和生命保障系统，进行金属冶炼和晶体生长实验等。
美国第一代载人飞船系列——“水星”号
“水星”号飞船是美国的第一代载人飞船系列。从1961年5月～1963年5月共发射6艘。其中前2次是绕地球不到一圈的亚轨道飞行，而后4次则是载人轨道飞行。其主要目的是试验飞船各种工程系统的性能，考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。
该飞船总长约2.9米，最大直径1.8米，重1.3吨～1.8吨。由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成。在发射时，“水星”号飞船的顶端还有一个高约5米的救生塔。座舱内可乘坐1名航天员，设计的最长飞行时间为2天。航天员躺在特制的座椅上，通过飞船舷窗、潜望镜和显示器可观测地球表面。在座舱外面大钝头处覆盖一层很厚的防热材料。在飞船返回前点燃制动火箭，然后抛弃制动火箭组合件，再入大气层，下降到低空时打开降落伞，航天员与飞船一起溅落在海上，由直升机和打捞船只回收。
1961年5月5日，“水星”号飞船进行了首次亚轨道载人飞行，飞行高度为186千米，飞行距离约为480千米，飞行时间15分22秒，其中失重5分4秒，最后飞船在大西洋上降落。在同年的7月21日，“水星”号飞船进行了第二次亚轨道载人飞行，飞行高度为190千米，飞行距离488千米。在空间运行中，航天员曾试验使用手控装置保持飞行路线，进行滚动和偏航飞行，拍摄了地球陆地构造、气象云图和天体等照片。航天员发现在轨道飞行中通过舷窗观测地平线和天体，可使飞船正确定位，从而可取消座舱中笨重的潜望镜，使飞船作漂移式飞行，以节省燃料。
“水星”计划共耗资3.926亿美元，其中飞船为1.353亿美元，占总费用的34.5％；而运载火箭为0.829亿美元，占总费用的21.1％；地面跟踪网为0.719％亿美元，占18.34％；运行和回收操作费用为0.493亿美元，占12.6％；其他设施为0.532亿美元，占13.46％。
美国第二代载人飞船系列——“双子星座”号
“双子星座”号系列飞船是美国的第二代载人飞船，“双子星座”号系列飞船先后进行了12次飞行试验，其中2次无人飞行和10次载人飞行。“双子星座”计划共耗资12.834亿美元，其中飞船为7.974亿美元，占总费用的62%；运载火箭为4.098亿美元，占总费用的31.93%；支援设施为0.762亿美元（其中用于改造全球通讯设备为5600万美元），占总费用的5.94%。“双子星座”计划主要是为阿波罗载人登月计划提供飞行经验，准备各种技术条件。
在某种意义上讲，“双子星座”号飞船形状与“水星”号飞船有相似之处，他们基本呈圆锥—钟形，全长5.7米，底部最大直径3米，重3.0吨—3.9吨。
“双子星座”号飞船的返回舱里乘2名航天员，全长3.4米，最大直径为2.3米，航天员活动空间2.55立方米。总重量1982千克，其中包括2名航天员的体重144千克和座椅的重量426千克。舱内用纯氧，压力340毫帕。
而其设备舱则长1.4米，最大直径3.05米，重1278千克，其中环控生保系统的重量为117千克。
飞船结构采用分舱段布局原则，把每个分系统的所有部件都放置在一个紧凑的舱体内，这样既便于检查和组装，又便于出故障时更换。从第五艘到第十二艘“双子星座”飞船都是用了燃料电池，这种电池结构较简单、紧凑，能耐冲击和振动，体积小、重量轻、比功率高。此外，飞船还采用弹射座椅作为紧急救生手段，它不仅在发射阶段而且在着陆阶段可为航天员提供一种救生手段。
那么，“双子星座”飞船主要都完成了什么任务呢？
1958年，美国宇航局总部和太空任务小组开始考虑“水星”载人航天计划之后美国的载人航天计划的目标和任务。以吉尔罗斯和费格特为首的太空任务小组对此尤为关心，他们认为这项计划应在“水星”计划已完成的任务基础上，主要实现两大目标：载人轨道飞行时间大大延长，达到1周以上；实现飞船在轨道上机动、交会和对接。
1961年，当美国制定了“阿波罗登月计划”后，这一计划的任务更加明确起来，即为完成登月任务探索、试验新技术，最重要的有两方面：一是将载人飞行时间延长到2周，以充分研究人在太空生活和工作的适应性；二是完成两个航天器在轨机动、交会和对接。这两大任务在登月期间都会遇到。这样，“双子星座”计划就变成“阿波罗”计划的辅助项目。
作为一项既是独立的又是过渡性的计划，“双子星座”计划取得了许多开创性成就，为“阿波罗”计划提供了极其宝贵的经验和技术成果，其中包括：
（1）提供了足够执行“阿波罗”计划的长时间飞行经验，包括生理、医学、生活等方面。
（2）验证了飞船在载人条件下温度、供氧、压力长期工作的可靠性和寿命。
（3）完成了最重要的飞行器交会与对接，为载人登月的月球轨道对接方案提供了有力的证据。
（4）完成了长达2小时以上的舱外活动，为宇航员在月面活动积累了经验。
（5）实现飞行器姿态控制、机动和变轨飞行。这是“阿波罗”计划必不可少的任务。
（6）实现受控再入，提高了落点精度，为宇航员的安全提供了更大的保障。
（7）飞船分成几段，在再入时只回收载人舱。“阿波罗”飞船也采用了这种格局。
（8）“双子星座”飞船的新型燃料电池获得了验证和改进，它成功用于“阿波罗”飞船。
（9）“双子星座”飞船存在的一些问题，如姿态控制系统的可靠性、救生系统故障、宇航服笨重、太空行走困难等被“阿波罗”计划广泛吸取并加以改进。
（10）“双子星座”计划还提供了宇航员训练、太空生活等方面的经验。此外，“双子星座”计划的历次飞行对“阿波罗”计划任务的确定提供了直接的指导。
（11）远距离对地通讯获得发展和验证。
（12）地面各控制台站的工作满足远程太空飞行的要求。
此外，该计划还在对地观测、科学试验方面取得大量成果。
燃料电池
燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。它具有发电效率高、环境污染少等优点。
这种电池由一种或多种化学溶液组成，其中插入两根称为电极的金属棒。一个电极上的电势比另一个电极上的大，因此，如果这两个电极用一根导线连接起来，电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极。这样的电子流就是电流，只要电池中进行化学反应，这种电流就会继续下去。手电筒的电池即是代表。
首次光临月球的“阿波罗”号飞船
美国的“阿波罗”计划是人类第一次登上月球的伟大工程，始于1961年5月，结束于1972年12月，历时11年7个月。“阿波罗”计划的目的是把人送上月球，实现人对月球的实地考察，并为载人行星探险做技术准备。“阿波罗”飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成，发射上升段时还有救生塔。飞船总重量约50吨，高约16米，连同救生塔约25米。其中指挥舱为圆锥形，高3.5米，底部直径3.9米，重约6吨；服务舱是一个直径为3.9米、高7.6米的圆柱体，重约25吨；而登月舱高6.9米，宽4.3米，质量14吨。
事实上，“阿波罗”计划载人登月的技术途径是选用月球轨道交会方案，即将一艘载有3名航天员的飞船发射到月球轨道上，然后2名航天员乘登月舱在月面上降落，进行月面探险。另一名航天员仍留在指挥舱中绕月球轨道飞行，并进行科学实验。返回时，在月面上的2名航天员启动登月舱的上升段发动机，飞上月球轨道，与指挥舱交会对接。2名航天员进入指挥舱后，抛弃登月舱的上升段，脱离月球轨道返回地球。在再入大气层前，抛弃服务舱，仅指挥舱在太平洋上降落。
“阿波罗”飞船研制出来后，相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、1次环地飞行、3次载人环月飞行，最后才正式进行了登月飞行。1968年10月11日发射的“阿波罗7”号是第一艘载3名航天员的“阿波罗”飞船。在此之前，“阿波罗”计划中只做了不载人的飞行试验。自“阿波罗7”号起，到“阿波罗18”号为止，美国发射了12艘载人“阿波罗”飞船。
“阿波罗”登月计划的由来
1961年4月12日，发生了一件令美国人恼怒的事：前苏联宇航员加加林首次进入太空。这表明前苏联在航天技术上已领先美国一步，也就是说在科技竞赛中美国处于劣势了。为了迎接前苏联人的太空挑战，美国决定不惜一切代价，重振昔日科技和军事领先的雄风。
1961年5月25日，肯尼迪在题为“国家紧急需要”的特别咨文中，提出在10年内将美国人送上月球。他说：“我相信国会会同意，必须在本10年末，将美国人送上月球，并保证其安全返回”，“整个国家的威望在此一举”。于是，美国宇航局制订了著名的“阿波罗”登月计划。
阿波罗是古希腊神话传说中的太阳神，曾用金箭杀死巨蟒，替母亲报仇雪恨。美国政府用之命名登月计划，其心情可想而知。
中国的“神舟7”号载人飞船
“神舟7”号载人飞船是中国“神舟”号飞船系列之一，用“长征2”号F火箭发射升空，它是中国第三个载人航天飞船。
“神舟7”号载人飞船“神舟7”号飞船由轨道舱、返回舱和推进舱构成，全长9.19米，重达12吨。下面简单介绍一下“神七”载人飞船的各部分构成。
轨道舱
作为航天员的工作和生活舱，以及用于出舱时的气闸舱，配有泄复压控制、舱外航天服支持等功能。内部有航天员生活设施。轨道舱顶部装配有1颗伴飞小卫星和5个复压气瓶。无留轨功能。
返回舱
用于航天员返回地球的舱段，与轨道舱相连。装有用以降落的降落伞和反推力火箭，实行软着陆。
推进舱
装有推进系统以及一部分的电源、环境控制和通讯系统，还有一对太阳能电池板。
“神舟7”号飞船载有3名宇航员，分别为翟志刚（指令长）、刘伯明和景海鹏。此次飞行的主要任务是实施中国航天员首次空间出舱活动，同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。
那么，为什么要在“神七”任务中释放一颗伴飞小卫星呢？这是因为“神五”、“神六”升空入轨后，均无法拍摄到飞船在太空中的外景照片，当时的电视直播也仅限于舱内。而“神七”释放伴飞小卫星后，将能弥补这一缺憾。据专家介绍，小卫星可近距离环绕、伴飞，因小卫星安装有CCD立体相机，可提供飞船在轨飞行时的首张三维立体外景照片。
专家介绍，作为“神七”载人航天应用方面的一项新技术试验——伴随飞行的试验，到现在为止进行得还是非常成功的。专家相信在今后载人航天工程当中伴随卫星是非常有用的工具。
资料显示，开展伴随卫星的试验，一方面是为以后的应用开拓一个新途径。小卫星的伴随，比如说空间站或者空间实验室，可以延伸大的飞行器的功能。此外，伴飞卫星的试验又可以对大的飞行器，比如为空间实验室和空间站进行服务，观测外表，检查可能的损伤，从而对大飞行器进行服务。
此次“神舟7”号准备了两套航天服，一套是俄罗斯海鹰号航天服，一套是中国自主研究的“飞天”号航天服。“飞天”号航天服接口各方面都是按照中国的模式来做的。“飞天”号是我们的自主知识产权，以后航天员出舱可能依赖中国造的航天服，而不是俄罗斯的航天服。这次外出行走的航天服是“飞天”，我们的航天服。
下面再简单介绍下有关“神舟7”载人飞船的几大应用系统：
飞船应用系统
该系统是一个实用性的系统，它与人们的生活、环境息息相关。飞船应用系统的主要任务是利用载人飞船的空间实验支持能力，开展对地观测、环境监测，进行材料科学、生命科学、空间天文、流体科学等实验，安装有多项任务的上百种有效载荷和应用设备。飞船试验阶段的应用属试验性质，实验内容非常广泛，研究成果将广泛用于医药发展、食品保健、防治疑难病症以及工业、农业等各行业之中。载人飞船系统采用由轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱、两对太阳电池帆板构型和升力控制返回、圆顶降落伞回收方案。其中轨道舱位于飞船的前部，装有船上各分系统为飞船自主飞行和留轨飞行工作所需的设备及有效载荷。
从1992年以来，应用系统完成了近200台全新有效载荷的研制，共200多台次有效载荷设备分别参加了“神舟1”号至“神舟5”号飞船的发射和在轨试验，取得了圆满成功；地面应用中心的接收、预处理、监控管理等系统全部无故障运行。建成了系统集成测试平台、有效载荷应用中心和空间环境预报中心，开展了67个课题的科学研究，创造了100多项具有自主知识产权的新技术、新方法，取得了丰硕的科技成果。
在对地观测方面，应用系统为我国成功地研制出中分辨率成像光谱仪、多模态微波遥感器、地球辐射收支仪、太阳紫外光谱监视器、太阳常数监测器等一批先进空间遥感器。其中，“神舟3”号中分辨率成像光谱仪，是继美国1999年发射MODIS之后进入空间的第二台中分辨率成像光谱仪，图像质量清晰，光谱分辨率好，应用部门已利用这些成果开展试验性应用研究，这标志着我国可见光和近红外遥感技术上了一个新的台阶，我国可见光和近红外遥感技术已跨入美国和欧共体等国际上先进行列；“神舟4”号多模态微波遥感器，在轨运行取得大量具有应用价值的科学数据，一举试验成功微波辐射计、微波高度计和微波散射计，是我国空间遥感技术的重要突破；配合微波高度计的飞船精密定轨，达到我国低轨道空间飞行器全球定轨的最高精度；卷云探测仪具有探测大面积卷云和薄卷云的能力，结果超出预期，受到用户的高度评价，为我国首次实现对全球环境重要参数绝对量的探测，对太阳和地—气紫外、太阳常数和地球辐射收支状态等进行了系统监测，观测成果达到国际水平。
在空间生命及微重力科学领域，研制了一批先进的实验装置，进行了数十项空间实验。其中微重力液滴热毛细迁移的空间实验和理论研究，达到国际领先水平；空间细胞培养、细胞电融合、蛋白质结晶、空间生物效应和空间连续自由流电泳，以及在空间微重力条件下进行的金属合金、氧化物晶体、半导体光电子材料的生长实验，也取得了丰硕的科学成果，部分已经达到国际先进水平。
在空间天文方面，在国内率先对宇宙及太阳的高能暴发现象进行空间观测，取得了γ射线暴探测研究的重要成果。载人航天工程一期空间科学计划的成功，使我国掌握了空间科学实验的重要关键技术，空间科学实验和探测水平跨上了一个新台阶。作为为载人航天安全保障而安排的空间环境监测及预报研究，获取了大量有价值的飞船轨道空间环境参数，准确预报了对飞船发射有危害的流星暴事件和其他灾害性空间环境状态，保障了飞船和航天员的安全，建立了空间环境预报中心，有力地推动了我国空间环境预报保障体系的建设和发展，同时促进了相关学科的研究水平。
发射场系统
载人航天发射场的基本任务是：为运载火箭、飞船、有效载荷提供满足技术要求的转载、总装、测试及运输设施；为航天员提供发射前的生活、医监、医保和训练设施；为载人飞船发射提供全套地面设施；组织、指挥、实施载人飞船的测试、发射及飞行上升段的指挥、调度、监控、显示和通信；组织、指挥、实施待发段和上升段的应急救生；完成运载火箭上升段的跟踪测量和安全控制；为航天指挥控制中心提供有关参数和图像；提供载人航天发射区的后勤服务，保障酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射。
酒泉卫星发射中心又称“东风航天城”，是中国科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一，是中国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心，也是中国目前唯一的载人航天发射场。随着任务的变化，发射场在“神七”任务中不仅要为舱外航天服提供测试环境和技术保障，还要重新制定测试和发射流程，把舱外航天服与飞船的联试、舱外航天服与火箭的联试等纳入测试流程。
测控通信系统
如果把航天器比作风筝，测控站和分布在三大洋的远洋测量船就是牵住风筝的那一根线，地面的控制系统就像放风筝的人。测控与通信总体方案设计水平的高低，直接关系着载人航天工程的成败。
当运载火箭发射和载人飞船上天飞行以及返回时，需要靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系，完成飞船遥测参数和电视图像的接收处理，对飞船运行和轨道舱留轨工作的测控管理。这个测控通信系统由北京航天指挥控制中心、陆上地面测控站和海上“远望”号远洋航天测量船队组成，执行飞船轨道测量、遥控、遥测、火箭安全控制，航天员逃逸控制任务等。
我国航天器测控系统已经形成了以西安卫星测控中心为中枢，以10多个固定台站、活动测控站和“远望”号测量船为骨干的现代化综合测控网。在载人航天工程中，我国的飞船测控系统使用了统一S波段系统，通过同一套发射机和天线系统、接收设备发送或接收遥测和遥控信号以及话音和电视信号。探月的号角吹响后，我国的航天测控网又开始建设探月测控系统，月球探测二期工程将建设35米口径天线深空测控网，提高我国深空测控的能力。未来我国还将进一步加强深空测控领域的国际合作。
着陆场系统
飞船着陆场系统是指担负对飞船再入轨迹的捕获、跟踪和测量，搜索并回收返回舱，以及对航天员出舱后进行医监医保、医疗救护和紧急后送等相关分系统的总称。
着陆场是我国载人航天工程新增加的一个系统。着陆场系统的主要任务是：飞船在太空飞行后，从返回舱再入大气层开始，利用先进的无线电测量系统，对目标进行捕捉、分析和落点预报，然后组织迅速逼近返回舱，并且对返回舱进行处置，且将其安全运回基地。着陆场系统还包括：飞船上升段陆上和海上应急返回搜救分系统，在海上救生区部署了专门的打捞救生船和直升机，配备了能在复杂海况下打捞漂浮在海面上的返回舱的设备。
要让在300多千米高空飞行的飞船准确降落在旋转着的地球上的预定地点，肯定不是一件简单的事情，它需要多种技术保障，要有非常可靠的控制系统、跟踪系统和安全的着陆场系统。前苏联曾有一次飞船返回时，因控制系统发生偏差，飞船偏离预定着陆点1000多千米。结果当飞船降落到距地面一定高度时，3名宇航员从飞船弹射出来后（那时是乘降落伞着地，不是乘飞船直接着地），有2个宇航员落地了，还有1个宇航员掉到了森林里。由于直升机无法在森林着陆，只得专门派伐木工人紧急赶至现场，开辟一个停机坪，让直升机降落才把人救走。当时天气很冷，航天员在森林里冻了一天一夜，差点冻死。所以除了对飞船的控制、跟踪技术非常重要外，飞船着陆场地的选择和建设也是非常有讲究的。
当然，飞船的着陆场不是像跳伞员降落地点那样，在一块平坦的地面上画个圈，做个明显标志，跳伞员自己控制降落伞，落到里面就行了的。飞船着陆场的选择远不是这样简单，它的建设是一个非常复杂的系统工程。
“神舟1”号飞船
“神舟1”号是中国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船，飞船于1999年11月20日凌晨6点在酒泉航天发射场发射升空，承担发射任务的是“长征2”号载人航天火箭。在发射点火10分钟后，船箭分离，并准确进入预定轨道。飞船入轨后，地面的各测控中心和分布在太平洋、印度洋上的测量船对飞船进行了跟踪测控，同地，还对飞船内的生命保障系统、姿态控制系统等进行了测试。
“神舟1”号飞船于21日凌晨3点41分顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场。飞船在太空中共飞行了21个小时。这次试验飞行没有载人，主要验证了有关创新技术。它是中国载人航天工程的首次飞行，标志着中国在载人航天飞行技术上有了重大突破，是中国航天史上的重要里程碑。
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