航天飞机的出现
运载火箭将人造卫星、空间探测器、载人飞船、航天站等航天器送入轨道后，就被遗弃在太空直至坠人大气层焚毁，这是航天活动耗费巨大的一个重要原因。为了降低费用，一些科学家提出了研制能多次使用的航天飞机的设想。美国、前苏联、法国、日本、英国等国都曾对航天飞机的方案做过探索性的研究工作。在这些国家中，美国最早开始研制航天飞机并将其投入商业性飞行，美国航天飞机的论证工作始于1969年。1972年1月美国政府批准航天飞机为正式工程项目，最后确定的方案是整个飞行器由可回收重复使用的固体助推器、不回收的外贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成，方案要求能乘载7名航天员。1981～1982年10月，航天飞机进行研制性飞行试验。1982年11月11日，美国航天飞机首次进行商业性飞行，从近地轨道将两颗通信卫星送入地球静止轨道。截至1984年，又有“挑战者”号和“发现”号两架航天飞机投入使用。美国航天飞机先后飞行了14次，共将14颗卫星运送入轨，还从轨道上捕捉了三颗不能工作的卫星，其中一颗经修复后重新放入轨道，另外两颗被带回。前苏联研制的航天飞机也进入了试验阶段，到1984年年底，前苏联航天飞机已做过多次研制性飞行试验。航天飞机兼有运载火箭、载人航天器和高性能飞机的多重特性，它提高了航天活动的经济效益，使航天技术的发展进入了一个更高的阶段。
“挑战者”号航天飞机空难
“挑战者”号航天飞机空难是在美国第56次载人航天飞机飞行时发生的大灾难。1983年美国人制成了第二架航天飞机“挑战者”号，该机在几次飞行后，于1986年1月28日上午起飞后不久在空中爆炸，7名机组人员全部遇难，其中有一名中学女教师。这是迄今为止美国航天史上最大的悲剧。美国在总结了经验教训后，继续进行了航天飞机的飞行计划。
中国载人航天试验
中国于1992年开始实施载人飞船航天工程，研制了载人飞船和高可靠运载火箭，开展了航天医学和空间生命科学的工程研究，选拔了预备航天员，研制了一批空间遥感和空间科学试验装置。
1999年11月20日，中国自主研制的第一艘航天试验飞船“神舟”号发射成功，经过21小时11分的太空飞行，“神舟”号顺利返回地球。中国载人航天工程首次飞行试验取得圆满成功。
中国航天事业蓬勃发展，已完成了“神舟”号航天飞行器的四次试验。2001年1月10日，“神舟”2号无人飞船发射升空，10分钟后成功进入预定轨道。飞船按照预定轨道在太空飞行近七天，环绕地球108圈，并顺利完成预定空间科学和技术试验任务。这是新世纪全世界第一次航天发射，也是中国载人航天工程第二次飞行试验成功，它标志着中国载人航天事业取得了新进展，向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。
2002年3月25日，中国在酒泉卫星发射中心又成功发射了“神舟”3号飞船。这是一艘正式的无人飞船，除了没有航天员之外，飞船技术状态与载人状态完全一致。它标志着我国载人航天工程取得了新的重要进展，为不久的将来把中国航天员送上太空打下了坚实的基础。
“奋进”号航天飞机
美国国家航空航天局（NASA）的“奋进”号航天飞机于1991年2月发射成功。该飞机上装有一个X波段合成孔径雷达和一个C波段梭动成像雷达。其中一个雷达上装有一根由碳纤维复合材料制成的60米长的波段天线，天线伸向机身外，与另一雷达构成一个视角。两个雷达从不同位置聚焦到地面，即航天飞机雷达地形测绘可获取地球的立体影像。
人类首次的太空行走
随着宇航工业的不断发展，人类探索太空奥秘的步伐正大步向前迈进。1984年2月7日，美国“挑战者”号的2名宇航员麦坎德利斯和斯图尔特成功地进行了人类第一次太空行走。他们不系安全带，从机舱内走出，行走到大约距离航天飞机100米处，在太空中各停留了90分钟和65分钟，开创了人类首次在太空行走的记录。
飞船空间对接
1975年前苏联和美国的载人飞船在地球轨道上交会和对接并进行联合飞行，这是载人航天活动的一个重要事件。整个20世纪60年代，前苏联和美国在气象卫星信息交换、通信卫星试验以及生物医学等方面都有过合作。1969年，两国商定在载人航天方面进行一次有效的合作。由前苏联的“联盟”号飞船和美国的“阿波罗”号飞船进行一次联合飞行。经过几年的努力，为实现飞船对接和联合飞行所需要解决的测距方法与交会系统、对接机构、通信与飞行控制、生命保障和舱内环境条件等问题都获得解决。1975年7月15日，前苏联发射“联盟”19号飞船。飞船在第4和第17圈做了两次机动变轨，最后进入225公里高的圆形轨道。在“联盟”号飞船起飞后7小时30分，美国发射“阿波罗”18号飞船进入与“联盟”号飞船相同的轨道。两艘飞船的发射和入轨都很成功。在“阿波罗”号飞船飞行到第29圈，“联盟”号飞船飞行到第36圈时，两船开始对接并联合飞行2天。两国航天员经由过渡段进行了互访，共同表演科学试验，完成了合作计划。
美国未来的X系列新型航天飞机。
未来的航天飞机
自1981年4月12日航天飞机首次试航成功以来，迄今已经有5架航天飞机飞上太空，总共执行了90多次空间飞行任务，有近500人次参加了飞行，完成了众多的空间科研任务，施放和回收了70多颗不同用途的卫星，还向更遥远的太空发射了“麦哲伦”号金星探测器、“伽利略”号木星探测器、“哈勃”天文望远镜……为人类的太空探索与开拓立下了汗马功劳。
然而，目前使用的航天飞机还是很初级的，它既不能像普通飞机那样从跑道上起飞，也不能自由地选择飞行角度，而且在飞行过程中还要分离两个火箭助推器，然后还要再分离一个外贮箱，其过程不仅复杂，而且耗资也较大（外贮箱不能重复使用），对航天飞机进行彻底的改造已势在必行。于是，一种被称作“真正的航天飞机”正在从设计室走向工厂。
“真正的航天飞机”将采用单“级”式，即它不再有外贮箱，因此，在其飞行过程中也就无需分离什么装置。在去除了这些外部装置之后，它将使用一种新研制的被称作“斯拉须”的高能油脂氢燃料。使用这种燃料以后，在获得同样推力的条件下，可使航天飞机起飞重量减少约30％，从而使航天飞机的质量大幅度提高。另外，它燃烧时所产生的高温，要求有能与之相适应的超级耐高温耐高压的轻型材料做发动机及相应的仪表。
设计中的这种“真正的航天飞机”，在摆脱了火箭助推器和外贮箱的累赘之后，其外形尺寸将与波音737客机差不多，而且它也不再采用垂直发射的方式，而会像普通的飞机那样从跑道上起飞，并可选择任意飞行角度，飞入空间轨道。
人类太空基地的建设
太空驿站——航天站
航天站是指在太空长期停留的航天器，或称“轨道站”、“空间站”。从前苏联把“礼炮”1号送入绕地轨道至今，世界上已发射了三种类型的航天站。另外两种是美国的“天空实验室”和欧洲空间局的“空间实验室”。这三种航天器中的后两种都没有自身动力系统，因此，不可能长期停留在太空。“礼炮”号虽带有轨道机动系统，当大气阻力使其轨道高度变低时，可以启动轨道机动系统，爬升到预定轨道。不过，由于仪器设备和电源系统的寿命限制，工作几年后，也就不能再工作了。航天站的总体结构形式开始时是舱段式的，后来改为多对接口复合式，现已开始向行架挂舱式发展。目前已上天的航天站实质上都不是永久性的。所谓“永久性航天站”是指在长寿命基础上增加轨道上的替换、补给和维修能力，使航天站的寿命延长到不再需要时为止。
航天站通常由中心构架、对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳能电池阵列板等组成。
对接舱用于停靠飞船、航天飞机和各种航天器，一般有两个以上。未来的航天站将有12～20个。气闸舱用于密压舱段与真空空间之间的隔离段，为宇航员进出站内外提供必经的过渡通道。
轨道舱是用于字航员的工作场所，包括实验室、加工室、航天站控制室和修理间。舱内形成了和地球常规环境、压力、温度、湿度等地面自然条件相同的人造环境条件。
生活舱用于宇航员食、住和休息娱乐，一般设有卧室、餐厅、卫生间等，宇航员还能洗澡、沿“微型跑道”跑步、骑“自行车记功器”锻炼身体，以及散步、看电视，与地面通过可视电话进行聊天、联络等。
服务舱用于装备推进系统，即作为机动转移、调姿、加速、减速、侧滑等动力设置，气源和电源等能源保障设施，供全站使用。
专用设备舱是根据特定任务而设置的可安装专用仪器设备的舱段，如空间探测器、天文望远镜、各种测试仪、电视摄像机以及遥控侦察照相机等。太阳能阵列板是装载各种设施的用电电源。
航天站的主要作用有以下几点：
一、利用站上各种实验室和舱外平台等设施，进行包括生命科学、生物工程、天文观察、对地探测和空间环境考察等多种空间学科的研究实验；
二、开发空间资源，利用航天站“得天独厚”的有利位置，获得诸如超高空、超洁净、超真空、超无菌、超微重力以及超阳光辐射等地面所不可能具有的自然条件，进行多种生产、科研活动；
三、发展空间产业，利用站上所获得的空间资源，进行特种材料加工和医药生产以及种种新产品生产；
四、进行高新技术试验，利用站上的特殊环境条件，进行通信、太阳能、空间推进、对地遥感等多种技术领域的实验工作；
五、在轨服务，可在站上对本体维修，还可对其他航天器进行维修和更新换代设备，以及建造大型空间设备等；
六、太空驿站，可作为飞往月球、火星等各大行星的过渡站、加油站、换乘站、供应站等；
七、军事作战，成为外层空间的第四战场指挥中心，可从事各种军事活动，包括侦察、照相、太空兵器发射和试验、指挥控制、协调联络等。
“礼炮”号航天站
前苏联从20世纪60年代以来发射了6艘“东方”号飞船和2艘“上升”号飞船，完成了第一阶段的载人航天任务。前苏联根据这些航天实践得出结论：在轨道上建立可长时间工作的航天站，比每次携带一套电源、生命保障系统和通用设备的单个飞船更为经济有效。因此决定发展能为军用和民用较大规模科学试验服务的“礼炮”号航天站，并用“联盟”号飞船作为接送航天员的工具。同时研制专为“礼炮”号航天站运送物资的不回收的“进步”号飞船。前苏联从1971年4月19日到1984年11月共发射7个“礼炮”号航天站，以实际应用为目标，进一步完善航天设备，并从事许多与科学研究、国民经济、军事有关的探测、侦察、试验活动。自1979年9月29日“礼炮”6号航天站进入太空以来，前苏联共进行了33次发射活动，先后有19批航天员到航天站上工作。“礼炮”6号航天站有两个对接舱口，借以进行不定期的加油、补给、轮换航天员工作。1982年4月19日前苏联发射“礼炮”7号航天站，以“礼炮”7号航天站为中心的载人航天活动正在进行中。3名航天员在“礼炮”7号航天站上创造了持续飞行236天22小时50分的新纪录，完成了多项需要长期工作的科学研究课题，包括植物在太空环境下从播种、发芽、生长、开花到结果的全过程研究。
美国“天空实验室”1号航天站
1973年5月14日，美国成功发射了一座“天空实验室”1号航天站。这是一座长期留在太空中的有人驾驶的空间航天站，实际上是一个在近地轨道运行的科学实验平台。这座航天站最初发射时是未载人的。5月25日，由“阿波罗”号飞船运送3名字航员进站，在28个昼夜中进行了航天站修理和太空考察。随后，7月28日又由“阿波罗”号飞船运送第二批3名宇航员进站，在59个昼夜飞行中，完成了多项科研计划。到11月16日又接待了第三批3名宇航员进站，驻留84个昼夜，这批乘员组一直在航天站生活到t974年2月才返回地面。此后，就再也没有宇航员进入该航天站，实际上是关闭停用了。在运行6年后，该航天站于1979年7月11日坠人大气层烧毁陨落。
在这座航天站最初运行的一年里，3批共9名宇航员都是乘“阿波罗”号宇宙飞船往返航天站与地面之间，在站上总计生活了171天，共完成了270多项科学实验工作，其中包括进行观测、冶炼、栽培等实验，还着重研究了人在长期失重条件下的反应和变化，宇航员拍摄了4万多幅地球照片和18万幅太阳照片，录制了数十千米长的录像磁带，进行了16项生物医学试验。