为实现这一目的，一方面必须发展一种通向太空的运输手段；另一方面就是要建立永久性的航天基地。空间站就是向着这种永久性航天基地发展的过渡形式。
空间站是在太空飞行的大型载人航天器，又称为轨道站或者是轨道空间站，它是一种可以供多名宇航员居住和工作的大型载人航天器，是人类在太空开展航天活动的重要基地，它在太空飞行而不再返回地面，因此它就好像是一艘不返回的“航空母舰”，也是我们建立在太空的“地球村”。
事实上，说空间站是人类设在太空的地球村一点儿也不夸张，而且这个村的住户还经常流动，一批人进住，另一批人返回，不同国家的人员都相继访问这个“地球村”，随着科学技术的不断发展，这个“地球村”会不断扩大。
空间站的奥秘空间站的划分
从广义上分，空间站可分为单一式空间站和组合式空间站。
空间站的组接要比积木复杂得多从空间站的发展来看，第一步是单一式的。所谓单一式的空间站，就是由运载火箭把整体的空间站直接发射入轨，在空间站上有对接口，可以与其他航天器进行整体的对接。那么，什么是对接呢？对接实际上就像小孩子玩的“积木”或者是“变形金刚”，它可以有一个主体，然后在它的上面一个一个地再组合许多其他的部分，形成一个更大的玩具一样。空间站对接后就能组成更大的空间站，当然它比玩积木要复杂得多。
空间站发展的第二步就是组合式空间站。所谓组合式的空间站是更大型的空间站，由于太大，不可能整体地被发射上去，而是由多枚运载火箭多次发射，一部分一部分地分别发射上去，然后在轨道上进行组装。美国与前苏联的空间站都是从单一式开始发展的，利用它为建造实用型的组合式永久性载人空间站探索和试验一些更为复杂的相关技术。
人类第三步的目标就是建立长寿命、有人职守的永久型的空间站，这种空间站和一般的空间站相比，具有很多的不同和一系列的优点。
空间站与其他的载人航天器一样，也要配备相应的系统。但是由于空间站的飞行时间更长，因此对系统在各个方面的要求也就更高，比如它的工作可靠性、可维修性、抗老化性、防辐射性等。
目前，世界各国发射的空间站在外形与内部结构上，可以千差万别，但是就它的系统组成来说，我们可以找出共性的东西，可以把它的系统组成按功能分成不同的部分。
轨道飞行
轨道飞行是地球轨道飞行的简称。它与月球飞行、行星际飞行等都是宇宙飞行领域内的重要组成部分。人类进行的航天活动绝大部分属于轨道飞行。它的轨道近似椭圆形，地球位于椭圆的两个焦点中的一个。椭圆轨道不是固定的，而随时间发生微小变化，在进行轨道飞行使命的设计时必须考虑这种变化。有时为了实现飞行使命的某些特殊要求，航天器飞行过程还需要利用航天器自身的发动机进行变轨机动，使其轨道由一个椭圆变成另一个椭圆。有些航天器在完成了飞行主要使命以后还需要进行最后一次轨道机动，使其脱离原先的飞行轨道，并经由特定的返回轨道返回地面。
空间站的构造
我们知道，任何一种空间飞行器都离不开结构，而空间站也不例外。事实上，它本身的构造是极其复杂的。特别是由于要求它长期在太空工作，承载宇航员甚至一般游客的较长时间的居住，因此它的设计考虑的因素与一般的飞行器甚至飞船都有很大的不同。那么，具体都有什么不同呢？下面简单介绍下：
（1）空间站的结构要有足够的强度和刚度
事实上，对空间站的结构要求是极其苛刻的。首先它要有足够的强度和刚度。这主要由它经受的环境条件所决定的，我们看看空间站从发射到上天工作的环境就明白了。不少人从电视上看到过空间站的发射实况转播，当火箭点火工作的刹那，成吨的燃料喷着长长的火舌伴随着震耳欲聋的轰鸣声从发动机的喷管倾泻而出，强大的冲击和振动立刻作用到空间站结构上。在火箭奔向太空的过程中，由于火箭发动机一直工作，所以强烈的振动一直作用在空间站结构上。
此外，由于火箭的高速飞行，空间站表面与周围大气产生强烈的摩擦，空间站的结构会被加热，我们称为气动加热，使空间站的表面甚至内部温度升高，可以达到几百摄氏度，这会降低结构的强度。
为了保护空间站，在发射时，火箭的前端大都有整流罩，把空间站罩起来，到高空再抛掉。而空间站进入空间后，要经过日照区和阴影区，空间的环境温度在100℃至零下100℃的范围内变化。而空间站结构在这样复杂恶劣的条件下工作，不但要保证足够的强度，不能因为剧烈的振动、冲击产生破坏，而且还要保证足够的刚度，也就是不能产生大的或者不能恢复的变形。尤其像国际空间站的这种结构形式，采用很长的桁架，刚度问题很重要，容易产生变形，而这种变形会带来很多问题，除了影响正常工作外，它还影响到对空间站的控制，使它不能按预想的状态飞行。
建造空间站所用材料之一——铝合金
因此，空间站在材料的选取和使用上是很讲究的，要求它的强度高、刚度好，但是又不能采用钢铁作为主要材料，因为这种材料的比重太大，必须选用一些轻金属材料，如铝合金、铝镁合金、钛合金等或者非金属材料。目前发展的低密度高强度的非金属复合材料得到了广泛的应用。由于空间站长期在太空飞行，在那种条件下，空间粒子、宇宙射线的辐射作用是很强的，它们的作用可以改变甚至破坏材料的性能，使一些非金属材料老化变质，所以要求材料本身能够抗辐射，而且能够有效地屏蔽辐射作用，以保护舱内宇航员的安全。另外空间站还可能遇到微流星和空中碎片的撞击，要保证不被击穿，所以在材料的选取上是非常严格的。
（2）空间站的舱门有着特殊的要求
空间站的另一个结构特点是它的舱门有着特殊的要求。首先，宇航员进出的舱门要保证可靠的密封，而且能够快速拆装，这种门开关的次数比较多，属于一种活动舱门。当需要打开时应保证快速，而当需要关上时，要保证可靠的密封，否则舱内气体泄漏到外界真空，会直接威胁到宇航员的生命安全。在空间站的舱段上开有数个观察窗，这使宇航员在舱内能够看到天空、地球以及前后左右的外界情况。观察窗对于宇航员来说太重要了，在空中作业时需要对星空及地球进行观测，在交会对接中需要对前后左右进行观测，控制空间站的前后左右移动。
密封舱
密封舱是飞行器中用以保证人在高空或宇宙空间正常生活的安全设备。宇宙飞船的密封舱是一个封闭系统，外表面覆有绝热保护层，座舱设有快速开启的舱门和用耐热玻璃保护的舷窗。舱内采用再生式供气，并有环境调节系统；高空飞行飞机的密封舱，又称“气密舱”或“增压舱”，由增压调压系统向舱内输入增压空气，大型飞机还有湿度调节装置。
空间站的能源、环境与制导
我们知道，对于空间站而言，人的生命保障及安全是最重要的问题。而事实上，高度真空的太空是不具备人类的生存条件的，只好依靠空间站的设计来保证这些条件，这就是空间站的环境控制和生命保障系统，而且要保障的内容是多方面的。
大家知道，在航天活动中，人处于一种密闭的容器中，与地球环境是完全不同的。环境控制和宇航员的生命保障系统的功能就是建立和维持宇航员的生活和工作所必要的最佳的环境条件。如舱内的温度、湿度、总压力以及氧分压及有害气体的控制等，同时供给生命活动所必需的物质如氧气、水、食物等，并能去除生活中所产生的废物。
在空间站的环境控制中，首先需要控制的就是舱内温度。当空间站在空间飞行时，已经没有了大气层的遮挡，太阳的辐射热直接传到空间站上，如果不加控制，它的内部温度很快就会升高，这好比把汽车停在太阳光下，车内温度会快速上升一样。
另一方面，空间站内部的仪器设备的工作要产生热量，尤其有一些大功率的管子，发热量很大。还有宇航员在舱内的活动也要散发热量，同时地球的低温红外辐射也会对空间站产生影响。在这几种热源的影响下，若不加控制，空间站舱内的温度升高及降低会有很大的变化。而在人活动的密封舱内，要求温度在20℃左右的范围内变化，空间站内的各种不同的仪器设备也要求工作在一定的温度范围。这些都要靠空间站的温度控制系统来完成。
空间站内的温度控制手段从大的方面可以分为被动式和主动式两种。被动式，就是在空间站的外表面喷涂一种使辐射率和吸收率成一定比例的物质，在内部包覆一层隔热物质，用来减少热量的内外交换，把太阳的辐射热绝大部分再辐射到空间，只允许一部分进入舱内，大部分的空间站都采用这种方法。仅这样做还不够，还要采用极其复杂的主动温度控制系统，把设备的散热、乘员发热以及外部传到空间站各个舱的热量，通过舱内空气的流通和物体的传导，把热量收集到温度调节系统的散热器，它可以主动地收集热量，传送到空间站舱外。而在舱外装有用于散热的辐射器，或者称为辐射制冷器，通过它把多余的热量辐射到空间去。
为了保证系统的工作可靠性，一般都是主动式和被动式的温度控制手段同时采用。此外在配置上也做了充分的考虑，那就是配备备份部件。当活动部件，比如泵损坏时，可以自动地切换到另一个泵上继续工作。正常情况下系统是自动工作的，而一旦该系统的部件都出现了问题时，则采用专门设计的手动控制系统，由宇航员来操作。
而空间站里的湿度也很重要。当空间站湿度过大时，宇航员都会因此降低工作效率，易产生疲劳甚至工作的失误。而当湿度太小时，某些设备又不能正常工作，因此必须进行湿度控制。一般空间站上装有冷凝干燥器和湿气收集器，就是在密封舱内有若干个风机，将含有湿气的空气吹往热交换器，它的内部装有湿气收集器，在收集器内装有特殊的吸水材料，湿气被材料吸收后送到水收集器可以用来控制湿度。
空间站的制导与控制系统
资料表明，空间站的制导与控制系统也是一个极其重要的系统，要求它完成的工作内容有许多方面。而制导与控制系统的工作好坏，则直接关系到空间站的成败。这是因为在空间站的发射阶段、轨道飞行阶段，以及与其对接航天器的返回部分，在返回过程中都需要对整个空间站及返回部分进行控制，控制失灵就有可能不能返回地面，造成不堪设想的后果。概括说来，空间站的制导与控制系统主要完成以下几个功能：
正处于轨道飞行阶段的空间站
其一，入轨后正常的飞行控制。在轨道运行段，即使是正常情况下也要进行控制，这包括了对空间站的运动控制和姿态控制。空间站在轨道上飞行时，由于大气的影响，轨道高度会逐渐变低；如果不加控制就会向地球坠落。因此，需要补充能量，控制其变轨，提高轨道高度。当空间站需要与其他飞行器交会对接时，更需要控制，为了使空间站与要对接的飞行器对准方向，要控制空间站做一些运动，以完成对接任务。
另外一方面，空间站在轨道飞行时处于失重状态，如果不加控制，它就要做随意的翻滚，这是不允许的。因此，空间站飞行时有3个旋转轴，分别为滚动轴、偏航轴和俯仰轴。在正常运行中，不允许它绕任何一个轴有大的转动，或者转动的值不超出允许的范围，这样的一种控制称为三轴姿态稳定控制。
当空间站上装有太阳能电池帆板时，要求帆板在空间站运行中不停地转动，使帆板的平面与太阳光的入射线尽量垂直，此时的发电效率最高，因此，当空间站围绕地球转动时，帆板要围绕自身的轴相对空间站而转动，始终使它的平面朝向太阳。
揭秘空间站能源系统
我们知道，能源系统对任何一种飞行器而言都是必不可少的。当然，对空间站来说也不例外。空间站上有众多的电子仪器设备，有许多的活动部件在空间站的飞行中完成各种动作，这些都需要供电后才能工作，所以能源系统是必不可少的。
国际空间站的太阳能电池板相当于半个足球场大小
对于不同的任务要求，空间电源有不同的种类。对于轨道比较低、工作寿命比较短的飞行器，一般多采用化学电源，如银—锌电池、镍—镉电池，性能再好的如锂电池、氢—氧燃料电池等；而对于高轨道、长寿命的空间站一般采用太阳能电池，这种电池是利用物质的光电效应从太阳取得能量，可以工作几年甚至几十年。我们看到空间站上像蜻蜓一样的两个伸展的大翅膀，那就是太阳能电池的帆板，在帆板上贴有数以万计的小太阳能电池片，每个小电池片的尺寸一般2厘米见方，但整个帆板的面积却很大，国际空间站的太阳能电池帆板的面积足有半个足球场那么大。
一般飞行器上都带两种以上的电源，一种是可以充放电的化学电池，另一种就是太阳能电池。当空间站在日照区内飞行时，太阳能电池对空间站供电，同时向化学电池充电，保存能量，而飞到阴影区时，由化学电池放电。
制导就是导引和控制飞行器按一定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。制导过程中，导引系统不断测定飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系，发出制导信息传递给飞行器控制系统，以控制飞行。分有线制导、无线电制导、雷达制导、红外制导、激光制导、音响制导、地磁制导、惯性制导和天文制导等。
返回舱的控制
某返回舱当空间站上的返回部分如对接后的飞船或其他的返回飞行器需要返回地面时，要控制的内容就更多了。首先要实现返回飞行器与空间站本体的分离，为了使它能够进入返回轨道，要使它转过一个特定的角度，然后发动机工作，使它脱离运行轨道，进入返回轨道方向。
在返回舱的返回过程中，仍然需要控制，使它按规定的姿态飞行，像“联盟”号飞船要保持大头朝前的飞行姿态，而且在返回过程中还要不断地控制其摆动，目的是调整它的落点，准确着陆。而航天飞机的返回仍然需要控制它的位置。要了解掌握它的工作状态，必要的时候要对它发一些命令，完成一些临时的任务。从这个意义来讲，空间站的测控与其他类型的飞行器的测控没有本质的区别。但是，由于空间站是有人的，可以主动进行一系列的工作。如此一来，载人空间站的测控又与其他类型的飞行器的测控有很大的区别和更高的要求，因而系统的组成也就更加复杂。下面简单介绍这些系统组成。
（1）跟踪测轨
事实上，测控系统的任务首先是跟踪测轨。跟踪测轨设备的任务就是通过空间站和地面上的设备不断相互发送信息，经地面站处理后用以确定空间站的运动状况，比如轨道高度、轨道倾角等。
（2）遥测设备
空间站上的遥测设备，是了解空间站工作状况的有效手段。通过装在空间站上的传感器，可以感受测量空间站的各种工程参数。如舱内的温度、舱内压力、电压等，地面通过这些数据就可以判断空间站上的各种设备是否工作正常，空间站目前的工作状态如何。另外，在宇航员身上的典型部位均安装了各种传感器，可以观察监视宇航员的身体健康状况和在空间条件下工作时各种生理特征的变化和反应。
（3）遥控部分
当空间站或宇航员出现异常情况时，我们不能束手无策。这时，地面指挥系统就要向空间站的设备或宇航员发出遥控指令，命令空间站完成某些临时的动作，这就是遥控部分的任务。
（4）宇航员打电话
资料显示，在空间站每个宇航员的头盔上及生活工作舱内，都配备接收器即耳机和送话器，可以进行宇航员之间的通话交谈、宇航员与指挥中心的通话，当然还可以接收家属及其他人员的鼓励、问候。另外，在交会对接过程中及对接后均可以进行两个飞行器之间宇航员的通话。
（5）电视传输
事实上，另一个传输信息的重要手段就是电视传输设备。这里电视的主要功能并不是收看节目，因为在太空里是收不到地球上的电视信号的。因为在空间站生活工作舱内设置有摄像机和电视机，还有电视监视器、电视信息发射机等，用以监看航天器上的摄像装置拍下的画面，还可以通过这些设备观察工作数据的显示。
（6）空间站里的大屏幕
为了使宇航员更加有效地工作，随时可以方便地看到空间站和自身的各种参数及工作状态，做到心中有数，在空间站上还为宇航员配备了数据显示系统，正对宇航员的视线装有一个甚至几个大的显示屏。在这显示屏上有文字显示，空间站上重要的系统参数始终按类型在显示屏上显示，同时空间站的控制效果以及宇航员的生理参数等均在屏上显示。还有一个飞行轨迹的显示，随着空间站的运行同步移动，不管他们飞在任何地方，在显示屏上都能看得到一条彩色的线始终在有地图背景的显示屏上走，显示目前空间站所处的地理位置，使宇航员随时了解自己处于地球上哪个位置的上空。
另外，除了重要参数的经常显示外，其他的系统及设备参数都储存于计算机中，宇航员如果想了解哪个系统的工作状况，随时可以用键盘调出参数进行查看，以便于掌握情况。
（7）发生事故时的警报
除了上述的数字显示外，显示屏上还有语言指示设备，也就是重大的动作及宇航员该做的工作都按程序以语言的形式发出，进一步提醒宇航员注意。此外，还设有警告装置，当某个系统的工作状态出现异常时，马上出现灯光及声音警告，引起宇航员的注意，采取相应的检修措施；而当出现了危及宇航员安全的紧急的重大故障时，就会出现更加醒目的灯光及声音报警，告诉宇航员立即采取措施，对付应急的情况。
载人航天
载人航天就是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力，把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空，更广泛和更深入地认识整个宇宙，并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动，开发太空极其丰富的资源。
宇航员——空间站的主人
宇航员在升空前一年内不得参加有高度危险的活动
或许我们每一个人都想成为一名宇航员，进而遨游太空。但是，你知道当宇航员有什么要求吗？一个宇航员可以执行多少次任务呢？还有，都有哪些国家把宇航员送上天了呢？下面我们简单介绍一下。
事实上，美国宇航局对宇航员的身体要求并不苛刻，宇航员不一定个个都像健美先生、拳击冠军那么健壮。但是也要达到一定标准，要有健康的身体、充足的体力。至于体重方面没有要求，而身高要求也会因工作任务不同而不同。血压要求在坐姿时为140／90。戴眼镜并无影响，但矫正视力要在一定标准之上。一般人达到这些标准问题不大，但是色盲是不能成为宇航员的，因为许多仪表和信号显示需要宇航员正确识别，色盲者当然不能胜任。
专家指出，宇航员也有工作分类，但是不论是哪类宇航员都要求最低具有数学、自然科学或是工程技术学士学位。航天飞机飞行员中有60％的人超过了这个要求，而专项任务宇航员中的比例更高，达到95％。实际上，专项任务宇航员中有55％的人都具有博士学位，这也就是说，除了飞行员几乎都是博士。可见对宇航员在文化水平上有很高要求。
对于宇航员会执行多少次航天任务，宇航员自己毫无发言权，因为这有专人定夺。目前，美国宇航员平均2~3年有一次航天的机会。在太空中工作的美国宇航员虽然没有确切规定宇航员的退休年龄，但许多宇航员年满50岁以后就去做管理工作了。而新宇航员平均年龄36岁，除去执行任务的时间，干到50岁大概可执行任务4~5次。现在美国的约翰·扬是航天次数最多的人，他曾两次乘“双子星座”号宇宙飞船、两次乘“阿波罗”号宇宙飞船、两次乘航天飞机进入太空。女宇航员中航天次数最多的是香农·露西德，她共执行过5次航天任务。宇航员们在没有航天任务时会被安排做一些后援性工作，比如负责通信或协助测试新软件及设备等等，不管做什么，这也是另一种形式的训练。
那么，当宇航员在发射前出意外该怎么办呢？事实上，当任务不太紧急时，如果宇航员在升空前患了感冒之类的小病会将发射推迟几天，有时会推迟一两星期，但如果任务紧急，是不允许推迟太久的，因为每个机组都有替补人员。曾经在“阿波罗13”号升空前几天，发现一名宇航员患了麻疹，就由一名替补人员代替了他，所以不会因为宇航员的伤病而影响大局。在执行任务前，为了防止宇航员伤病，对他们的行动是有规定的。作为制度，宇航员在升空前1年内不得参加有高度危险的活动，如滑翔、滑雪等，在升空前8个月不得参加有中度危险的活动，如滑水、垒球及其他一些集体项目的体育运动。
迄今为止，除美、俄、中3个国家的宇航员外，还有来自其他22个国家的40余人上过天。这22个国家是：德国、法国、加拿大、日本、保加利亚、波兰、匈牙利、越南、古巴、蒙古、墨西哥、荷兰、沙特阿拉伯、印度、叙利亚、阿富汗、英国、奥地利、比利时、瑞士、意大利和捷克斯洛伐克。
在太空中也要建“健身房”
人在空间，必须保持肌肉组织的良好状态，并防止由失重引起的虚脱。失重对人体影响之严重性，是在1970年航天员安·尼可来耶夫经18天的航天飞行后才被认识的。这次飞行给许多专家带来了不愉快的惊异。在这之前，航天飞行时间较短，他们认为人体必须适应失重，那时他们认为在空间要调节到地球重力条件是困难的。
当安·尼可来耶夫和弗·斯万斯塔诺夫结束航天飞行返回地球着陆时，他们在没有别人帮助的情况下走不出飞船。航天员不能站立，甚至连坐也很艰难。他们的脉搏率和血压很高。
航天医学家们不久便知道了问题出在什么地方。他们发现，长时间在失重状态下飞行和缺乏锻炼，削弱了航天员的心脏和体质。在失重状态下，肌肉组织的负荷是不合适的。因此肌肉开始变弱，力量变小。人体坚硬的骨头在太空中也没有了用处。人体摆脱了它不需要的东西，其结果是钙从骨中消失，骨骼变得很脆。因此，航天医学家们不得不考虑采取某种办法，使身体“记忆”起地球功能和抵消失重。这样他们便提出建议：建立一个太空器械锻炼室。
现在空间站上的器械锻炼室拥有自行车练功器、胸扩展器、跑步练功器以及一些其他锻炼器械。自行车的骑手负荷可以从最轻调节到最重。在后一种情况下，航天员踏两分钟之后会感到犹如已经爬了一座很陡的小山。通常，航天员按规定每日在跑步练功器上跑4~5千米。
在失重条件下从事体力锻炼是很艰苦的，因为他们与其说是进行锻炼，不如说是从事某种令人讨厌的工作。
在太空器械锻炼室建立初期，还缺乏锻炼的经验和知识，当时航天员必须每日在锻炼器械上操练25~3小时。多年实践获得的经验，使现在有可能将这种操练时间缩短为1小时或半小时。
现已经发现并证实，如果航天员按照医生规定的办法操练，从太空返回时，他们能很快地使自己重新适应地球。
安·尼可来耶夫和弗·斯万斯塔诺夫在18天太空航行归来后，花费将近6个月时间才恢复体力。而现在，在持续很多个月甚至1年之久的航天飞行之后，重新适应地球的生活，相对来说没有什么痛苦与麻烦。航天员在返地着陆后几天走路就没有困难了。他们的前庭混乱消失，行动时的协调能力得到恢复。经15~2个月时间，航天员们的体力实际上和航天飞行前一样了，如果需要，他们便可再进入太空执行任务。例如，弗·季托夫和穆·马纳罗夫在太空连续飞行1年之后返回地球，着落后只几个小时便轻松地走下舷梯。第二天就在莫斯科附近的星城散步。两天后，还用半个多小时回答了记者的问题。航天训练中心的医学专家说，他们除了在支持运动的系统和血液供给方面有一些异常，如不能站立1小时外，健康状况令人满意，自我感觉也良好。
宇航员到开放空间活动的意义
宇宙空间的环境极其恶劣，人到开放空间活动是很危险的。但这是研究和探索空间必不可少的部分。1965年3月18日，前苏联公民阿·列昂诺夫穿着宇宙服第一个出舱来到开放空间时，用绳子和飞船连接在一起，空间自由漂浮结束时，借助这根绳子才能回到飞船，否则他可能成为宇宙的俘虏而回不了飞船。
事实证明，航天员需要到开放空间去，就像海员必须学会游泳一样。开头，人离开飞船到开放空间是想弄清楚是否可能在舱外作业。人进入开放空间的计划也是小心翼翼的，在舱外停留时间也是缓慢增加的。从1965年列昂诺夫第一次来到开放空间起，直到1968年，前苏联航天员进入开放空间的总计时间不超过8小时。然后在开放空间逗留时间迅速增加。由于在开放空间逗留时间增长以及在工作上积累了经验，航天员在开放空间可以检查飞船、更换有毛病的设备以及试验各种系统。1980年开始，航天员已开始在开放空间进行复杂的装配工作了。例如航天员列沃尼特·砍什和弗拉基米尔·索洛伏夫曾在开放空间修复“礼炮7”号空间站的推进系统并安装附加的太阳能电池帆板。现在这类帆板的安装已经变成规范化的操作过程了。类似的工作，其他航天员在“和平”号空间站也进行过。
太空行走1984~1986年两次航天飞行期间，前述两位航天员进入外层空间的时间也增长了8倍，在空间站外工作共达32小时。1984年7月之前，开放空间的工作只有男人承担；在这之后情况改变了，妇女也大胆进入开放空间。斯维特拉诺·萨维茨可娃是第一个进入开放空间的女性航天员。当时她和另一名航天员在舱外试验一种新的能切割、锡焊、熔焊金属板曩及镀膜的多用途工具，共工作3小时35分钟。
2007年11月3日，美国航天员帕拉金斯基完成历时7个多小时的外层空间活动，成功修补了一块太阳能电池板。由于电池板依然带电，而且破损点距离工作舱足有半个足球场远，帕拉金斯基要“走”上近一个小时。
人在开放空间活动对未来航天事业有着重要的意义，它为在宇宙空间装配所有各类轨道结构物奠定了基础，为空间工厂和开拓人类太空居住地铺平了道路。
对于长时间的轨道飞行，航天乘员之间的心理相容性是必须考虑的最重要因素。因为在航天过程中，他们执行任务的能力，取决于这种心理适应过程。但是在执行短期航天任务时，这点并不如此重要。
因为空间任务并不是经常的，专家们相信相互不喜欢的人构成一个航天乘员组对短期航天应是允许的，甚至是有益的。这里最重要的是他们能完成工作计划。但是对于一次长时间航天任务，这样选择航天员是不能允许的。一个由2人或3人组成的航天乘员组，在和外部世界隔离的情况下得生活和工作在一起。航天员也是普通人，他们各有其个人的倾向和弱点，各有其思想和信念的背景。他们并没有像老师或心理学家那样受过专门训练，因此他们的相互关系，无论在地球或空间是由不能预见的因素决定的。例如1968年，美国“阿波罗7”号宇宙飞船的航天任务快近尾声时，航天员们产生了一种神经衰弱综合征。他们不仅相互之间开始争吵，而且还和地面测控站的操作员争论。对各项指令满不在乎的航天员们，解下他们记录心理数据的传感器，拒绝和地面测控中心讨论事情。
太空可以使航天员变成一个完全不同的人。在太空的头几天可能感觉不到什么变化。但是，过了一段时间就可能开始感到神经质。本来在地面相互之间相当友好的航天乘员，对于同一个进程会有不同想法。有的航天员在地球时是以有自控力著称的，谦逊而平静，但在太空会失去自控力并高度紧张。当然航天员本身也自觉和这种神经质作斗争，缓解他们的分歧并在行动和行为上忘记分岐、进行和解，而且往往在很多方面取得成功。
心理相容性是由很多因素决定的，诸如性格、对世界的认识、文化内涵以及年龄。考虑所有这些因素，专家们提出了选择航天乘员组的建议及相应的专门测试。由于在如何组成航天乘员组方面的科学努力，航天乘员的相容性得到较好解决，出现了很好相容的实例。例如前苏联在1984年和1986年的两次长时间飞行中，列·砍什和弗·索洛伏夫在“礼炮7”号以及“和平”号空间站共同度过362天。虽然他们在空间一年，并没有影响他们之间的关系。
尽管在选择和构成航天乘员组方面作出专门努力，也并非所有航天飞行都那么好。地面心理相容试验并不能总是保证在太空航天乘员之间的良好关系。有时你可以非常喜欢一个人，然而长时间单独和他在一起，总会产生一些摩擦，问题是不要让这种摩擦发展成为严重冲突，并破坏计划项目的完成。
增加太空任务持续时间的意义何在
由于航天飞行时间本身并没有一个终点，更何况人们也不是为了创造太空逗留时间的纪录而增加航天持续时间。一个空间站是一个多功能实验室，在那里可以进行广泛的研究、实验和进行长周期的例行观察。因此说，经济因素起着很重要的作用。航天飞行时间越长，研究成本也就越低；反之，经常调换空间站乘员，功效就低。此外，没有持续几个月的空间任务，整个航天事业的进步也是不可想象的。
载人航天初期，并没有长时间轨道飞行。航天任务的持续时间是逐步增加的，人类表现出小心翼翼的谨慎态度。当然这需要谈到前苏联的情况，因为只有她多年来连续不断地进行长时间载人航天活动。第一次长时间任务持续18天，然后是23天，其后持续时间增加到63天、96天、140天、175天、185天、211天、237天、326天和一年。执行长期航天任务的航天员们知道，他们之前的一次航天时间比本次短。返回地球后，每个航天员都要接受医学测试，测试结果为大家知晓，目的是为其他航天员对人体的巨大潜力产生信心。实际上每次航天时间的增长，也意味着人体在空间的一次适应试验。
展望未来，人们清楚意识到人类期望的星际旅行为期不远了。从技术角度看，没有什么问题是不可解决的；然而关于人体的能力，主要是适应太空的能力还有很多未知数。例如火星离地球约9000万千米，在顺利条件下，人到火星去旅行并返回需要两年时间。那么，人能不能在没有重力的情况下生活这样长的时间？因为现在空间飞行生理学和心理学的研究已经指出，在载人空间飞行中，对航天员构成严重威胁的，与其说是宇宙辐射，不如说是失重，对于未来的长时间载人空间飞行，必须预先研究遗传的演变。在长期失重下飞行，人的机体组织会不会经历不可逆的变化而使他不可能再生活在地球上？为避免这种后果，是否应该用专门产生人工重力的装置，或能对抗宇宙飞行中的失重效应和其他不利因素的装置来装备宇宙飞船？人们认识到，今日逐步增加长期航天的时间，也是为未来的星际旅行铺平道路。
长时间航天会逐步积累经验，能让医学专家们去解决在地球上难以对付的问题，诸如处于长期失重后骨组织中钙的减少、心血管系统的状态及其内在变化和血液成分的变化等等。
太空飞行，特别是第一次太空飞行，其准备周期是很长的，通常要数年。这是因为航天员必须吸收大量信息，必须获得操作宇宙飞船和进行成功实验的技能。这是一种只有用长期飞行采集并传送到地球的大量信息形式作补偿的投资。为获得这种可靠信息，最好用同一些人重复试验、检验统计结果。事实证明，这样做是必需的。
自1961年以来，飞向太空的人越来越多（截至2004年4月18日，计440人），太空停留时间也越来越长，航天载人发射次数更趋频繁。虽然如此，失重仍然是一个巨大的谜，是长期航天的主要威胁，目前仍有许多问题需要解答。为解决这些问题，还需要作出重大的努力和收集有价值的统计材料。
宇航员最强印象一览
资料表明，凡是到太空去过的航天员都说，即使是一个简短的轨道飞行，也会令他们终生难忘。人在太空看到的现象在地球上是无法想象的。例如，在太空日与夜的快速交替。航天员环绕地球只需15小时，这意味着航天员每天可以16次看到太阳升起。这里是航天员维·西万斯特亚诺夫的描述：
“当飞船在地球背影部分并逐渐迫近到白昼与黑夜之间的分界线时，便可看到黎明时的彩色。首先看到深红新月状。然后它上面的空间快速变亮，深红色扩大并成为橘红色和黄色。空间破晓时的主彩色光谱开始形成。出现了白昼和黑蓝色，然后是紫色、深紫色及其以后的近似黑色的黑影部分。这时能看到天空的星星。”
而尤利·格拉次可夫说：“地球的彩色光谱，北极地区的冰和赤道上的夏季是不相同的。你可观察到密林光亮的绿色，地球巅峰的白雪和蓝色的海洋。整个彩色使你眩目。看到的一切是一幅令人陶醉不能不赞赏的地球奇异的自然图景。”
斯·萨维茨卡娅则指出：“地球，不仅是亮的一边，背影的一边也极其漂亮动人。当飞船处在地球背影部分，我们在飞船舱外的开放空间度过了一些时候。有两件事给我留下了不可磨灭的印象：多云的地方雷暴轰鸣；在黑暗背景衬托下电光闪烁和彩色狂舞，确实像梦幻般的仙境。各种灿烂的效应展现地球自然界充满了魔幻。”
给予宇航员最美好印象的是地球“不管人们可能说些什么，”阿·菲利辛可说道，“空间最令人惊奇的还是失重。虽然在实验室专门经过训练和飞行，失重还是首先把你制服了。你会感到某种物体将你倒了过来，你被倒悬在空中，同时每一样东西从你身边飞过。”描述自己的感受时，弗·库巴索夫指出：“你经受到完全没有身体的感觉，恰似在梦中，所有你必须做的事是伸开你的双臂去飞翔。但是你得当心，别撞着飞船的墙。如果你不小心擦着边缘，产生痛觉，那时就使你记起物质的存在了。”
当回忆起自己的感受时，阿·拉维金说：“回想起空间飞行，不得不指出最美丽和印象最深的一事，即太空行走。当阳光射进充满空气的太空舱时，它涌向每一样东西，我们的灯光似乎变暗。这是一个可爱的时刻。我们注视着美丽的地球，真无法想象在太空能感觉环绕地球自由飞行的可怕速度，它确实难以置信！”
在着陆地球时，同样会产生无与伦比、激动人心的奇观。初始，宇航员们经受的东西连科幻作家都未想到过，神话故事里也未听到过。航天员坐在返回舱内以极高的速度冲入大气层，冲向地球，剧烈的摩擦点燃了飞船的外壳保护层表面，产生几千度高温，构成一个燃烧着的等离子流星，他们就从这个火流星内部向外观察，就像坐在巨大的火球中心而安然无恙。尤里·加加林第一个透过飞船小孔观察火焰流涌和听到飞船保护层燃烧时的爆烈声。他说，未保护的天线着火，就像一根火柴燃烧，当仪器舱从返回舱分离出来时，发生同样景观。
叶·克鲁诺夫对飞船着陆是这样描述的：“当着陆速度迅速增加时，我们的身体似乎被压进了座位；吞没的火焰狂怒着、包围了整个着陆舱，并模糊了观察孔的视线。当速度和高度减小时，返回舱颠簸得像马车行驶在鹅卵石的道路上，这意味着速度已降到声速了。在大约离地1万米高度，我们感受到被强烈地用力一推，接着又是一次，力度较前次小些。这表示第一个减速降落伞已打开，然后是主降落伞打开。最后一个冲撞使我们知道，我们已经回到了地球。”
由于每个航天员的个人倾向和性格不同，回忆因人而异。把他们的上述感觉和印象相对照，便会获得一个太空飞行奇观的印象。太空飞行是何等美妙、神奇而充满神秘。
宇航员如何“虎口”脱险
在设计空间站时，保证宇航员的安全是最重要的问题，因此采取了许多提高可靠性的措施。尽管如此，还是不能绝对避免出现问题。由于科技水平的限制，或者我们对事物认识的不足，以及材料的性能、质量和加工等问题，因此难免造成灾难性后果。这样就提出了宇航员的救生问题。
常规救生设备我们知道，宇航员的救生是个大问题。从以往美、俄发射的载人飞行器来看，宇航员的救生问题被放到了重要的位置，而且这种救生的思想和措施贯穿在飞行器工作的全过程，也就是从发射到飞行直至返回以及着陆后。在飞行器发射时，有专门为宇航员安全而配置的逃逸救生系统，在发射段的各个时间出现故障，都可以使逃逸救生系统启动，把宇航员送到安全区。
空间站的舱内配备专门的救生设备。这与乘飞机有点类似，如果你坐过飞机的话，就会知道飞机上也有逃逸救生设备，就在你的座椅底下或者头顶上方。一上飞机，空姐就会讲解如何使用它们。而空间站的逃逸救生系统比飞机上的要复杂得多，我们不难想象，如果真的出现故障，宇航员要考虑救生的问题，从应急出口逃离空间站，可以在空中等待别的飞行器的救援。
另一种方法是，由于空间站有多个对接口，像“和平”号空间站有6个对接口，而国际空间站有20个对接口，这样始终有一个可以返回的飞行器，如“联盟”号飞船或航天飞机与空间站对接后一起飞行。作为值班飞行器，一旦空间站出现大的故障危及宇航员的安全，宇航员可以马上进入这个值班飞行器，或者转移到安全地带，或者直接返回地面。
航天服
航天服是保障航天员的生命活动和工作能力的个人密闭装备。可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。在真空环境中，人体血液中含有的氮气会变成气体，使体积膨胀。如果人不穿加压气密的航天服，就会因体内外的压差悬殊而发生生命危险。航天服是在飞行员密闭服的基础上发展起来的多功能服装。早期的航天服只能供航天员在飞船座舱内使用，后研制出舱外用的航天服。现代新型的舱外用航天服有液冷降温结构，可供航天员出舱活动或登月考察。
宇航员的生命保障
空间站实际上就是一个人类设置在太空的地球村，人类可以在这里居住、生活，这可是真正的生活，它不像载人飞船那样，受到各种限制。空间站的体积大，携带的物品多，而且消耗完了有可以再补充的能力，因此它可以在太空飞行很长的时间，几年、十几年甚至几十年。宇航员们可以在空间站内种植蔬菜等正是由于这种长期的生活，必须使宇航员的生活环境得到改善，因此在空间站内的设施以及提供生活必需品的方法也与飞船有很大的不同，比如他们的吃饭、睡眠、工作、学习甚至娱乐都得到了很好的安排。更特别的是，他们所用的水和氧气除了由地面携带上去以外，大部分是自生的，甚至他们还在空间站内部种植蔬菜，保证自己的食用和改善生活。如果忽略空间效应的影响，他们的生活几乎与地面上一样了。
空间站的居住条件比起飞船要好得多，可以称得上是真正的居室，就以前苏联的“礼炮7”号空间站为例，可居住的空间达90立方米，这差不多与我们地面的居室一样大了，而且里面的设施更加先进和完善，因此宇航员可以比较舒服地长期生活，这在我们下面的介绍中可以体会到。如果把飞船比做太空中的普通旅馆，那么空间站就是上星级的大饭店了。
宇航员的呼吸系统
研究表明，在空间站上最好的供应气体应该是与我们地球上大气成分相同的氧—氮混合气。该气体不但符合人的习惯，而且安全。而事实上，舱内的气体供给和控制有着一套复杂的系统，舱内的大气总压力及氧气的分压力是通过传感器来测量的，使它必须接近自然大气压力和混合浓度。
当压力过高时可以通过自动控制排放出去，而压力下降时则可以自动补气。当低到最低限时就会报警，产生这种情况的原因往往是舱体或管路泄漏或者密封舱门失效。而实际的系统是极其复杂的，除了保证供气外，还要进行压力监测、气体净化、气体成分分析，采用风机促使气体的循环流动，把有害的气体成分减少到允许的范围内等。舱内气体的供应，早期是用大的气瓶由地面携带上去，而后来用特定物质的化学反应而生成。
宇航员的饮食保障设施
我们知道，空间站上的饮食保障设施也是非常考究的。而该饮食保障装置主要包括：宇航员食品、食品储藏装置、进食装置及处理设施等。
宇航员最初的食品包装像牙膏
在航天初期，人们认为在太空不能吃固体食物，宇航员的主要食物是用软管包装的肉糜、果酱类膏状食物，吃的时候像挤牙膏似的将食物直接挤入口中。而现在，航天食品都是专门配置的高营养食品，以每个人每天摄取必需的热量来设计的，当然食品的种类和营养成分够充分的了。最多的是即食食品，包括肉类、鱼类、细条实心面、饼干、面包等，分别装在罐装及密封软包装中。在软管装食品中还有几道菜和水果酱、果汁等。另一类是脱水食品，有肉类，也有蔬菜。除此之外，也有一些直接从超市购买的在地球上常吃的易拉罐食品，水果、布丁、糖果点心、花生酱、三明治等等应有尽有。各类食品分装在食品柜和冰箱中。
进食时，即食品只需在烘箱里热一下便可。事实上，最费事的要数脱水食品，这种食品都装在塑料盒里，盒子的一角有层隔膜，食用前先要对食品进行还原充水。将空心的针管插入盒内，转动充水器的旋钮即可调节热水或冷水的注入量。此外，需要熟食的食物则在厨房的炉灶上烹煮。进餐时要特别小心，宇航员们用叉子或勺子把食物送进嘴里，尽管多数食物比较黏稠，动作还是得缓慢而仔细，否则食物碎块可以把宇航员呛死或者到处飘浮，还得用手把它们捕捉回来。在太空，用勺子进食与地球上有所不同，因为没有了地球引力，食物不会稳稳地待在勺底，这些食物有的在勺里，有些却是在勺底、勺边甚至是勺尖上。就餐时，每人有一个托盘作餐桌，托盘放在腿上，用钩刺式胶带粘住。脱水食品的塑料盒嵌在托盘的凹槽里，即食食品则用托盘一角的钢夹夹住。托盘上还有一块磁条，使餐具不致飞走。在太空中，零重力可能会导致脑充血而影响味觉，跟感冒了吃东西没味道的情形相似。因此那些因失重而胃口欠佳的宇航员会吃一些辛辣味很浓的食物，太空中不能用辣椒面一类的调味品，但厨房里备有盐水和辣椒水，装在像眼药水瓶一样可挤压的瓶子里供宇航员取用。进食过程中当然还要防止碎屑及废弃物的乱丢，而且要放在专设的废品收集器中，否则不是垃圾满地，而是垃圾满屋飞。
为了改善宇航员的生活及进行植物的试验，在空间站上还进行植物的栽培和生长，这样一来，宇航员既可以吃到新鲜的蔬菜又能减轻地面的负担，一举数得。
宇航员的供水系统
事实上，空间站上的供水系统也是生命保障的重要系统，有意思的是供水系统一直在密封的系统内工作，它是由贮水容器、手动泵、防护组件和饮水装置等部件组成的。水一般是由地面带上去的，水储存在空间站上的贮水容器内，而饮水装置就是用来饮水的。当宇航员需要喝水时，可不像我们在地面上喝水那么方便。
他们先要打开防护组件开关，取出个人用饮水管，将之接好，把水管放入口内，再按放水阀按钮来饮水，不允许有水滴滴出来。因为水在太空既是必需品也是危险品，空间站里漂浮的水珠如果吸入气管可使宇航员窒息而死，渗入设备线路中也是发生事故的隐患。宇航员喝的水第一要保证无菌、不浑、不变质，所以他们饮用的水里都有一种添加剂。由于太空的失重环境使得这里不分上下，把茶杯倒过来，杯子里的水也不会流出来，所以杯子里的饮料也不会自己流进宇航员的嘴里。太空饮料都是干粉，装在铝袋里，袋子上有注水口，饮用前用注水针往袋内注入冷热水均可，再插入吸管就可饮用了，各人的饮料袋上会有彩色标志用来区别。可供宇航员选择的饮品有净水、茶水、可可、咖啡及各种果汁等。
随着技术水平的提高和空间站尺寸的加大，以及多次飞行经验的积累，宇航员在空间站的居住条件不断改善，例如有了单独的卧室、专门的餐厅、专门的淋浴洗漱间，还有健身房。这样一来，水的用量必然增加，而空间站的水90％都要从地球用运输飞船运送，是非常宝贵的。为了解决这个问题，空间站上采用水的综合利用，把用过的废水回收后经过处理继续用，甚至将尿液经过再循环后当做饮用水，在很多时候也会由物质的化学反应生成水。
宇航员的如厕系统
或许在地面上大小便很方便，只要去一趟厕所就解决了。但在太空中这却成了一件令人头疼的事。太空中的微重力使任何物体都可以到处飞，食物飞起来可以抓回来，工具飞起来也可以抓回来。但要飞起来的是大小便，可怎么办？如果处理不好大小便，不仅会使整个空间站内满是污秽，而且还会使仪器、设备短路，发生危险，所以大小便问题就成了大问题。因而，空间站中的厕所不仅要求尺寸合适，而且还要求具有能吸出大小便的吸力。尽管男女生理结构不同，不过，现在已设计出了男女通用的厕所。
据资料透露，该便桶的中央有一个管道，管口有活动盖板，管口周围还有一圈很小的吸孔，便桶的右侧有控制杆，可以操作吸孔和盖板的开关。便桶两侧还各有一个把手，宇航员飘到便桶上后将把手向内拉，让它们铐住自己的大腿，这样人就不会在解便时飘走了。宇航员坐好后将控制杆向前推，盖板和吸孔同时打开，大便就通过吸孔被吸走了。然后再将控制杆拉回原位，管口就被盖上，吸泵也被关掉，这时粪便就被隔绝在便桶下面了。用过的手纸不能扔进便桶，便桶左侧的控制杆上有个小桶，它的功能类似真空吸尘器，手纸放进去后会被牢牢吸住。用完后这个小桶要放回到便桶的背后。
那么小便时又怎么办呢？资料上显示，便桶上有一根吸尿管，尿液由这根管子进入储尿箱，为方便不同性别的宇航员使用，吸尿管的吸头有两种，男性用漏斗状吸头，小便前将它接在管子上；女用吸头则是根据女性生理构造设计的，不会有丝毫泄漏。宇航员在升空前要反复练习如何使用太空便桶，看来太空中的“方便”并不方便。
宇航员的睡眠系统
我们或许知道，在失重的环境里，躺下和站着没有区别，所以说宇航员可以不用躺在床上睡觉，他们可以在任何地方、以任何姿势睡觉。宇航员在睡眠中会像灰尘一样在舱内飘来飘去，宇航员睡眠但是没有谁是这样睡的，因为这样一来就会发生相互碰撞或是撞在舱壁上，人就会不断被弄醒，弄不好还会被撞伤。再说，如果有人上厕所，就要一路走一路把飘浮在四周的睡眠者推开。那么，应该如何睡呢？宇航员一般都睡在布制的拘束袋内，睡袋的顶端系在一个固定的位置或是两端都固定，人钻进去后拉上拉锁，这既保暖又可固定睡眠者。因为在空间站里，宇航员较多，有时也在生活舱中设置双层床，可睡多人，但睡前也要将身体系牢，以免睡着后飞走。在失重环境里睡觉有一个奇怪的现象，就是当人睡着后双臂会自己摆动，这是很有趣的。
空间站中也有类似地面警铃的装置在太空，宇航员每次睡觉不超过8小时，其实很多人不愿睡足8小时，而更愿早点儿起床观赏太空美景。事实上，在太空睡觉和在地面一样，也会做梦，此外也会打呼噜，只不过如果是在地面上，当你翻身时鼾声就会停止，而在太空的失重环境下不存在翻身的问题，所以一旦打起呼噜便很难停下来。
如果大家都睡了，空间站的运行会不会受影响呢？在空间站，人员分为两组，总有一组在值班。不过无论宇航员是醒还是睡，地面指挥中心时刻都在监视着空间站系统的工作，一旦有紧急情况，警铃会叫醒熟睡者。
航天医学
航天医学又称宇宙医学，是发展载人航天事业的重要学科之一，而载人航天的发展又促进了航天医学的发展。从医学分类上说，航天医学是一门特殊的环境医学，它是由于载人航天的科学实践需要，在航空医学的基础上发展起来的。在科学研究与发展领域中，航天医学又属于生命科学的一个部分，涉及所有的医学专业，包括基础医学研究和临床各科，无论是治病、防病、保健和康复，还是挖掘人体的潜能都与它有关。航天医学的目的是使人体在特殊环境中能适应、能耐受、能完成航天的特殊作业。
如何维护空间站
空间站及其设备需要经常维护修理，这是很自然的道理。但是，这项工作是在轨道上做，还是把分离出来的单元和组件带回地球修理好呢？修理工作及单元和组件的更换，在太空进行确实是更困难些，尽管如此，空间站的设计师们还是规定维护、修理以及设备的置换必须在飞行中进行。若将有故障设备由专门派出的宇宙飞船运回地球，修理后再派船送回太空，费用实在太高，无法接受。
前苏联和美国的载人航天飞行经验表明，在空间，航天员有能力纠正设备中的各种类型故障。他们会及时采取正确措施，在危急状态下修好有故障系统。这种情况在前苏联的“礼炮”号、“和平”号空间站以及美国的“天空实验室”中都发生过。
例如，弗拉基米尔·廖科夫与万利弗·路敏曾设法将足有3层楼房大小的无线电望远镜天线从“礼炮6”号空间站分开，但是被卡住了。要做这项工作，必须到开放空间去。由于他们的出色工作，问题最后解决了。又如当“天空实验室”进入地球轨道后，它的热防护层被扯掉，要进行修理。由于美国航天员训练有素，在地面上曾受过模拟修理训练，因此他们在轨道上成功地执行了修理任务。又如1984年，在“礼炮7”号空间站逗留过237天的列沃尼特·砍什和弗拉基米尔·索洛伏夫对推进系统进行过复杂的修理工作。如氧化剂开始泄漏时，传感器不能指示泄漏点。要寻找出泄漏点并进行密封非常困难。这里必须把故障区划分为小区，从瓶中取氮，为做这些工作，航天员不得不5次进入开放宇宙空间才终于修好。这种工作以前在航天飞船上从未做过，而且只能在轨道上进行。“和平”号空间站量子2号舱的舱口盖紧固部件损坏了，曾多次修理都未修理好。1991年1月7日至26日，航天员阿法纳西耶夫和马勒罗夫不得不再次修理，他们先后三次来到开放空间，用专门工具拆下损坏的舱口盖紧固件，换上了由“联盟TM”送来的新部件，才算修理好。在开放空间，航天员停留时间有限，修理操作在高速飞行中进行，再加上穿着航天服，修理不如地面方便。但总的说来，日常维护应在飞行中做，有的也只能在飞行中做；但也不能绝对排斥例外情况，当有必要检修某些重要部件或设备的唯一零件时，可能需要运输飞船或航天飞机把它运回地球，在工厂修理后重返地球轨道。
工作在空间站
自空间站问世以来，人在太空有了长期栖身之地。在20年里，前苏联已把136人次送上轨道站，其中宇航员柳明三上太空，两创长时间飞行纪录，累积时间363天；宇航员基齐姆三上太空，有一次创下236天的飞行纪录，3次累计时间373天，超过一年；宇航员罗曼年科也是3次飞上太空，一次创326天的飞行纪录，3次累计飞行时间达到429天。季托夫和马纳罗夫两位宇航员，在太空连续居留一年，达366个昼夜。
1987年12月21日，由季托夫、马纳罗夫和列夫钦科组成的三人乘员组，乘坐“联盟TM-4”号飞船升空，两天后飞船与“和平”号轨道站对接，他们与早在站上工作的宇航员罗曼年科、亚历山德罗夫会合，共同进行了为期7天的联合研究工作。12月29日，列夫钦科随罗曼年科、亚历山德罗夫返回地面，“和平”号轨道站上留下季托夫和马纳罗夫继续在太空飞行。
季托夫和马纳罗夫在一年的太空飞行中，先后有“进步34”号至“进步39”号6艘货运飞船飞抵“和平”号轨道站对接，给他们运去了食品、饮水、仪器、设备、燃料和邮件。他们还接待了3艘飞船9名航天员到站上进行短期科学考察，开展联合科学实验活动。1988年2月26日，季托夫和马纳罗夫进行了一次太空行走，对太阳能帆板进行了检修，共用4小时25分钟。1988年6月7日，“联盟TM5”号飞船载3名宇航员到“和平”号轨道站，季托夫和马纳罗夫在太空生活半年之后见到地球来的使者，同他们一起进行了10天太空合作考察活动，取得许多成果。
宇航员在太空栖身
两个半月后，他们又接待了第二批到轨道站访问的3名宇航员。8月29日，“联盟TM-6”号飞船发射上天，两天后与“和平”号轨道站对接。5名宇航员联合进行了20多项实验。11月26日，他们又在轨道站上欢迎乘“联盟TM-7”号飞船上天的3名宇航员来访，共同进行了26天的联合科学研究工作。12月4日，这6名宇航员在太空举行了一次别开生面的记者招待会，通过电视屏幕回答了地面记者的问题。
当中国记者向季托夫提问他在太空飞行将近一年的感想时，他高兴地回答说：“苏联宇航员已经积累了长期飞行的经验，证明人是可以长期在太空生活的。我们身体状况很好，如果需要，还可以在太空比原定计划多工作一段时间。”这两名宇航员于1988年12月21日返回地面，结束了这次长达366天的太空飞行。
宇航员维修国际空间站
国际空间站是由美、俄等16个国家联合建造的运行在近地轨道上的巨型航天器。它计划耗资600亿美元于2005年前建成。整个空间站需俄罗斯火箭48次发射和美国航天飞机30次飞行运送，最终在轨道上组装完成，可载7人长期工作。目前在太空运行的国际空间站的基本部分，是由1998年11月发射的俄罗斯“曙光”号功能货舱与同年12月升空的美国“团结”号节点舱对接而成的。航天飞机与国际空间站的上一次对接是在1年前进行的。
升空运行几年来的国际空间站，在这次维修之前面临的情况十分严峻。空间站上的6块太阳能电池板中有4块不能正常工作。强烈的太阳活动导致大气活动加剧，增加了空间站的飞行阻力，使其飞行轨道每周下降24千米~32千米。个别电子系统和机械设备在运作中出现故障，影响了舱内的照明、站体的运行、装置的工作和下一步的组装，必须抓紧时间解决。
“亚特兰蒂斯”号航天飞机原定于2006年4月24日发射上天，因发射中心当日风力太大而被迫后延。随后两天进行的两次发射尝试也由于天气原因而被取消。直至20多天后的美国东部时间5月19日凌晨6时11分，它才得以发射升空，飞向建设中的国际空间站。这架航天飞机运载着7名机组成员和900千克物资设备，经两天的太阳追逐之后，终于于格林尼治时间5月21日凌晨4点31分，在俄罗斯与乌克兰边界附近上空与国际空间站顺利对接。
对接数小时后，宇航员们便开始了繁忙的空间站维修工作。
所谓太空行走，是指宇航员身穿航天服背上通讯背包和喷气背包，不系安全带而到航天器外单独进行的太空活动，实际就是人体地球卫星。喷气背包由压缩氮气箱、供气系统、喷气推进器、电子控制设备、温度控制装置和蓄电池组成。
在进入空间站以后，6名美国宇航员和1名俄罗斯宇航员曾在航天飞机与空间站连接处采集站内的空气标本，并测试其中二氧化碳的含量等，以确认在空间站工作的安全性。鉴定证明这些问题后，宇航员们才由航天飞机进入“团结”舱。他们发现站内一切正常，只是气温偏高。在5月26日航天飞机与空间站对接之前，宇航员们将把900千克的物资设备转移到站内。这些补给品是为以后宇航员长期在空间站上停留做准备的。
5月23日，宇航员们又以太空行走的方式，更换了国际空间站发生故障的4块太阳能电池板。站上的6块太阳能电池板都是从1998年12月开始启用的，其中有4块已经逐渐失效，致使站内供电不足。更替后，恢复了空间站所需的全部电力。在航天飞机与空间站对接5天的飞行过程中，宇航员们还利用“亚特兰蒂斯”号上的火箭推进器产生的推力把空间站提升40千米，使其恢复到了正常的轨道运行。
与此同时，宇航员们还对国际空间站的内部进行了保养维修。新安装的风扇等设备保证了站内空气清新。整个空间站内外的维修工作共计100多项，宇航员均已完成。经过整修，国际空间站目前面貌焕然一新。赫尔姆斯5月28日在航天飞机上举行的太空新闻发布会上说：“空间站的感觉就像家一样。”
国际空间站宇航员科学研究工作繁忙
2006年11月30日，国际空间站（ISS）宇航员一个个都忙着做科学研究。美国宇航局官员和空间站指挥长迈克尔·洛佩斯·阿里格利亚和他的二位“远征14”的同机成员正在他们的轨道实验室里开辟新天地，让空间站里的一些新工具工作起来。
“为科学研究增加设施时，我们正在进行的过程已经大大扩张了调查研究的种类，这就是我们在空间站上能做到的，”位于约翰逊太空中心的美国宇航局的运作ISS项目科学家朱莉·鲁宾逊说。
自2006年9月中旬以来，洛佩斯·阿里格利亚乘“联盟”号航天飞机住进了ISS。如今在ISS的还有欧洲空间局的宇航员托马斯·莱特，也是一位飞行工程师，是今年7月在“远征13”期间到达ISS的。
跟踪营养、健康和工作能力的关联
ISS上最杰出的新鲜科学研究是洛佩斯·阿里格利亚的跟踪营养的作用，以记录他在太空的饮食是如何影响他在零重力状态下的工作能力的，鲁宾逊说。
名为“营养与状态调查”的实验，是在洛佩斯·阿里格利亚6个月的任务中，跟踪他的健康与其食物和他摄取的营养成分之间的关系。“这比单纯的营养研究要深入得多。我们正在寻找氧化作用、辐射暴露和其他的影响，”鲁宾逊说。
美国宇航局科学家知道，人体长期在太空中经受着实实在在的变化，包括骨质丢失和肌肉萎缩，同时还有维生素D的稳定下降。明白了这些变化，就可以开发对策来保持人体健康，这对未来到达月球和火星的长期任务至关重要，研究人员表示。
洛佩斯·阿里格利亚在国际空间站
保存营养实验样本
虽然美国宇航局特别记录了他们的宇航员在航天飞行前后的生理状况，但“远征14”是首次让太空飞行员抽取血样，并在飞行时把血样保存起来，准备回到地球上后再对它们进行分析。其结果将是“最全面的跟踪”，鲁宾逊说。
对洛佩斯·阿里格利亚进行实验的核心是将在空间站的“人类研究设施2（HRF-2）”工作的一台新的制冷器安装到美国宇航局的“天空实验室”里。2006年7月由“发现”号航天飞机运送的零下80℃实验室制冷器（MELFI）到达了ISS，但在“远征14”期间，它的4个制冷单元首次才处于制冷中。
跟踪轨道睡眠和活动方式与生活适应性的关系
洛佩斯·阿里格利亚还在参与的一项研究是跟踪他的轨道睡眠和活动方式以了解如何提升其身体对空间站上的生活适应性。在空间站，宇航员每围绕地球转动90分钟就过一个白昼和黑夜。
“先前对航天飞机员工的研究表明，他们的睡眠模式非常糟糕，”鲁宾逊说，“令人担心的是，这种糟糕的睡眠模式会导致随后出现糟糕的工作表现。”当生活在这种不可宽恕的真空环境中时，机警和发挥好的员工是保证工作成绩和安全的关键。为监测他自己的睡眠模式，洛佩斯·阿里格利亚在其手腕上戴了一个手表样式的装置，叫Actiwatch，是由光敏感元件和行为监控器构成。“它静静地记录他的睡眠模式和曝光量，”鲁宾逊解释说。此外，洛佩斯·阿里格利亚还要记独立的日志，然后与Actiwatch的数据进行比较。
植物、学生和俄罗斯的实验也在紧张进行中
俄罗斯宇航员莱特在操作欧洲模块培育系统俄罗斯宇航员莱特和秋林也在ISS上紧张进行他们自己的科学实验。秋林的研究项目包括用于科学和商业组织的实验。其中有调查蛋白质的结晶化、上周进行的轨道高尔夫球发射、生物医学研究太空中的心血循环和太空上尽力监控和预测地球上的自然和人为疾病。
与此同时，莱特也在花一些时间研究在不同光线和重力环境下，使用欧洲模块培育系统（EMCS）种植植物。在一倍地球重力下进行初始期培育后，通过此系统使用一系列离心分离机，让小苗分别在零重力、部分重力和二倍地球重力下成长。
“植物有重力感觉系统，红光感觉系统和蓝光感觉系统，”鲁宾逊解释说，“在最后阶段，我们将收获种子，并将它们冷藏在零下80℃实验室制冷器中，等稍后回到地球后，科学家就能检查一下它们的基因。”
名为根茎趋光性感应机理分析的这一实验，是从种子开始录像、取样和分析植物，确定哪种基因可以在微重力环境下成功地生长。研究人员希望此实验将可以在未来长期航天任务中帮助发展相适应的农业种植。
鲁宾逊表示，“远征14”的宇航员不是ISS上做实验的唯一人员，来自107所学校和12个国家的6585名学生也在使用ISS上的照相机来研究地球。他们在连续的EarthKAM项目 （这是中学生了解地球知识——让中学生们能够通过安装在航天飞机上的照相机对地球进行拍摄，然后再对传输回的照片进行分析研究的项目）中，记录了1400张地球照片。
同时，美国宇航局的STS-116航天飞机宇航员已经整装待发，于12月7日发射到了ISS，为7个新的科研项目交付研究工具，并将9个正在进行的实验的样本运回地球。“因此，这是非常忙碌的时期，这一时期让数百科学家受益。”鲁宾逊说。
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