空间站又称“宇宙岛”，是一种在近地轨道长时间运行，可供多名宇航员在其中生活工作和巡访的载人航天器。小型的空间站可一次发射完成，较大型的可分批发射组件，在太空中组装成为整体。在空间站中要有人能够生活的一切设施，可以不再返回地球。到目前为止，全世界已发射了9个空间站。
天上的“实验室”
美国在与前苏联进行的初期航天竞争中失利以后，不仅搞抢先载人登月的“阿波罗”计划，而且要一鼓作气，逐渐甩掉一次性使用的火箭和一次性使用的载人飞船，而建设永久性航天站和为它配套的天地往返运输系统——航天飞机，想远远地将苏联人抛在后面，为此，他们拟订了“天空实验室计划”。
“天空实验室”航天站是利用“土星5号”第三级火箭改制而成的。它是一个长14.6米、最大直径6.5米、重约80吨的圆柱形筒舱。轨道工场是“天空实验室”的主舱，舱内用铝格地板分为上下两层。上层是实验室及储水箱；下层又用隔板分成卧室、餐厅、观察室等。
“天空实验室”的发射分两步进行。首先将轨道工场、太阳望远镜、过渡舱和多用途对接舱发射升空，然后将登月计划中剩下的“阿波罗”飞船发射入轨与“天空实验室”对接。
1973年5月14日，“天空实验室”被送上435公里高的近圆轨道上运行。11天后，3名宇航员乘“阿波罗”号飞船进入实验室。他们带了一把特殊的遮阳伞，这把橙色的遮阳伞由工人细心地折叠起来塞在一个135厘米长的筒子里。下午，宇航员康拉德把遮阳伞塞进一个小密封过渡舱里，然后渐渐地将它推出舱外，弹簧机构“啪”的一声将整个伞弹出。7米长、6米宽的矩形遮阳伞篷张开了，它形成的巨大阴影正好把工作起居室外的阳光挡住，一会儿，“天空实验室”内的温度开始下降，这橙色的遮阳伞挽救了价值2亿美元的天空实验室。接着，宇航员康拉德和克尔文穿上宇航服，拿着长长的杆子，将切割器绑在上面，伸到缠绕电池板的铝条上。克尔文的大半个身子都露在空间，他听到像暴风雪一样的声音呼啸而过，突然，脚一下没有蹬住，整个身子都掉到外面去了。两腿在空中晃荡起来，把维持生命的水、氧气管栓了几个结。这一下可吓坏他了，如果宇航服一漏气那他就完了。康拉德急忙小心地替他解开了这些结。克尔文在空中做了几次努力后，终于在飞越南美上空时用切割器将铝条割开。电池板慢慢地伸开了，受伤的“巨鸟”展长了美丽的翅膀。由于他们成功地挽救了“天空实验室”，美国总统尼克松亲自发来了贺电。
1973年7月28日，“阿波罗”号飞船运送第二批3名宇航员进入“天空实验室”空间站，完成了59个昼夜的飞行。11月16日，该站又接待了第三批3名宇航员。这批乘员一直在航天站生活到1974年2月才返回地面。此后，就再也没有宇航员进入该航天站，实际上它已经被关闭停用，成了一颗重达80吨的特大型人造卫星，独自在太空中绕着地球运行。
按照原来的计划，“天空实验室”至少有10年的轨道寿命，可以运行到1983年。到那个时候，美国航天飞机将研制成功，发射上天，对将要坠落的“天空实验室”进行抢救，由航天飞机帮它加速，提高它的运行轨道。不幸的是，由于20世纪70年代末太阳黑子活动加强，大气层的气体分子密度增加，“天空实验室”在运行中所受到的阻力增大，结果它的运行轨道高度的降低的速度比预计的要快得多。而航天飞机又由于技术上有困难，尚未研制出来，不能上天执行营救任务。这样，等待“天空实验室”的命运就只有坠毁了！
1979年7月11日，地面操作人员向“天空实验室”发出最后一次指令，使它安全地飞过北美大陆上空人口稠密地区，然后返回地球。“天空实验室”接到指令后，便像一条火龙划破长空，穿过大气层，最后化成无数碎片，坠落在澳大利亚西部地区和南印度洋。它在宇宙空间总共运行了2246天，绕地球34981万圈，航程达14亿多公里。
美国在“天空实验室”里共进行了28项科学试验。在其中的材料加工实验中，宇航员利用电炉和电子束枪进行了空间焊接实验，后来证明焊接质量优于地面。在晶体生长实验中，宇航员发现在天空生长出的晶体长达2厘米，比预期的长6倍。这些工作为未来的太空生产积累了经验。
“和平号”人造天宫
“和平号”空间站是前苏联第三代载人空间站，也是人类历史上的第9座空间站，被誉为“人造天宫”。它的整体形状看上去就像一束绽开的花朵，有6个对接口，可在互不干扰的情况下接待6个飞船，其中有的飞船的质量可以比“和平”号本身的质量大几倍，从而形成巨大的空间轨道联合体。
“和平号”太空站是1986年2月20日升空的，设计工作寿命是5年。可它刚满5岁就遇上了苏联解体，到1999年它已在轨工作了12年多。按原计划，俄罗斯还将开发出“和平2号”接替和平号。但20世纪80年代后期苏联的经济危机及苏联解体后俄经济处于困境，“和平2号”因资金不足而难产。于是，“和平号”担负起在困境中发展载人航天技术的使命。为了维持和平号的生存，俄罗斯只得让和平号和外国宇航界合作，争取外援。先后有28个长期考察组和16个短期考察组在上面从事考察活动，共有俄罗斯、美国、英国、法国、德国、日本、叙利亚、保加利亚、阿富汗、奥地利、加拿大、斯洛伐克12个国家的135名宇航员在空间站上工作。
“和平号”空间站创下了多个世界第一：它是在太空工作时间最长、超期服役时间最长、工作效率最高、接待各国宇航员最多的太空站，俄罗斯宇航员波利亚科夫创造了单人连续在太空飞行438天的最高纪录。此外，“和平号”空间站还在试验人造月亮、空间商业化等方面进行了许多有益的探索，获得了大量数据及具有重大实用价值的成果，为开发利用太空和人类在太空长期生活积累了丰富的经验。在医学领域，研究了在太空使用的药物处方、宇航员飞行后的体力恢复方法。在生物学领域，研究了蛋白质晶体生长、高效蛋白质精制、特殊细胞分离、特种药品制备等。在材料和空间加工领域，进行了600多种材料试验，制造了半导体、玻璃、合金特35种材料。在对地观测方面，发现了10个地点可能有稀有金属矿藏，117个地点可能有油脉存在。在天文观测方面也有许多重大发现。此外，还开发了大量空间新技术。
由于超期服役，“和平号”在十多年里共发生了近2000处故障，其中近100次故障一直未能排除。空间站的中央计算机已老化到了必须完全更换的地步。空间站的温度调节系统也故障不断，太空舱的局部温度有时竟达53℃。“和平”号上的蓄电池曾两次异常放电，导致“和平”号与地面短暂失去联系及空间站局部停电。1997年6月还曾发生货运飞船撞穿“和平”号“光谱”舱事故。另外，多年的宇宙陨石微粒撞击和空间站内部化学物品的腐蚀，也已使“和平”号70％的外体遭到腐蚀。但维修“和平”号耗资巨大，每年需投入2.5亿美元，俄罗斯政府对此无能为力。不得已之下，俄罗斯只得放弃“和平”号。2001年1月5日，俄政府总理签署了结束和平号空间站工作的政府命令。
2001年3月23日下午2时，在全世界人民的关注的目光中，“和平号”终于走完了15年的坎坷路程，带着它创下的无数成就，带着苏联时代的骄傲、带着全俄罗斯人民和全世界人民的惋惜从地球轨道上消失了。在高速坠落的过程中，这个凝聚着人类智慧结晶的庞然大物片片分解、燃烧，急速坠入斐济主岛以南的太平洋洋面。作为人类历史上最为成功的长期载人空间站，“和平号”无疑将永垂史册。
在“和平号”空间站的15年生命历程中，共绕地球飞行了8万多圈，行程35亿公里，共有31艘“联盟号”载人飞船、62艘“进步号”货运飞船与“和平号”实现对接，宇航员在“和平号”上进行了78次太空行走，在舱外空间逗留的总时数达359小时12分钟。
航天飞机艰难问世
20世纪70年代之前，人类探索太空的工具，不论是人造卫星、登月飞船，还是随后的太空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把它们送上太空的。研究、设计和制造这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力和财力，而这种代价高昂的运载火箭却只能使用一次。因此，制造一种可以重复使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，这就成了人们发展宇宙航行事业的迫切需要。不久后，一种新型的运载工具诞生了。这是一种具有运载火箭性质、往返于太空与地球之间、像飞机一样的宇宙运输工具，人们称之为——航天飞机。
美国是最早研究航天飞机各种可行方案的国家。1977年1月31日，在数千名警察的前呼后拥下，美国第一架航天飞机——“企业号”被运到爱德华兹空军基地。首先它被吊趴在波音747飞机背上，让飞机驮着它进行了3次滑行试验。2月18日，波音747又5次驮着“企业”号在4900米高空以每小时460公里的速度飞行了2小时，然后安全降落。8月，“企业”号首次载人飞行，不过它还是被波音747驮上天后再分离。“企业”号在7300多米的高空飞翔了5分钟，自行返回机场。它在天上做了3次有人受控机载飞行和5次有人机载“自由”返航飞行均获成功，证明航天飞机重返大气层进行着陆是完全可靠的。遗憾的是，由于缺钱，“企业”号没有再继续飞行，在一系列成功的地面试验后，它披满尘土长眠在机库里。
1981年4月12日，是人类航天历史上崭新的一页。这一天，第一架真正意义上的航天飞机——“哥伦比亚号”航天飞机飞上了太空。
这天凌晨2点，“哥伦比亚号”静静地矗立在美国肯尼迪航天中心的39A发射阵地上。这个大家伙长约56米，高23米多，起飞重量约2000吨。它由上下两部分组成：上部是轨道器，长约37米，翼展宽约23米，自重约68吨，其体积与大型喷气式客机相似；下部是两个固体燃料助推器和一个外贮箱，外贮箱处在两个固体燃料助推器之间，也是一个庞然大物，长约47米，直径约8米。航天飞机内部装有上千吨燃料——液氢和液氧，作为主发动机的推进剂。
7时，“哥伦比亚号”的2台固体火箭发动机和3台液体火箭主发动机同时点火。航天飞机的尾部发出闷雷般的巨响，两个固体燃料助推器的尾部喷出了180多米长、60多米宽的橘黄色火舌，在外挂燃料箱后部烤出了耀眼的白光，将约翰·杨和罗伯特·克里平两位宇航员送上太空。升至大约50公里的高空，固体燃料助推器燃烧完毕，借助6支分离小火箭与“哥伦比亚号”分离，其空壳用降落伞减速，溅落在预定海域。在那里，回收船早已恭候多时。此后，在主发动机的推动下，“哥伦比亚号”继续上升。抛掉外贮箱后，进入了预定轨道。这时，主发动机熄火，2台小型发动机启动控制飞行。
飞行过程中地面监视人员突然发现，在两台轨道调整发动机突起的外蒙皮上，出现了几个近似方形的黑点。地面控制中心的人员立即向“哥伦比亚号”发出指示：“查清这些黑点的情况。”克里平受命后，立刻控制摄像机检查轨道器尾部。他平静地报告道：“每个发动机外部都有几块防热瓦脱落。右舷基本上可以确定掉了3块，另外还有一些较小的缺损；左边的据我看只有一块完全脱落，另有一些小的三角形缺损……”航宇局决定在航天飞机通过头顶的时候，用美国国防部的高分辨率照相机对它进行拍摄。拍摄分析后的情况表明，一切都不必担心。于是，休斯敦飞行控制中心向航天飞机发出指令：“干下去。”
时间过得很快，“哥伦比亚号”已经在空中飞行了50多个小时，已经环绕了地球36圈。它即将返回地面。在爱德华兹空军基地，4架T—38歼击机整装待发，准备以一个同步方阵飞行5分钟，以便于在1.2万米的高空与“哥伦比亚号”会合，并跟踪到它降落为止。歼击机的任务，是在航天飞机下降时，向宇航员提供最准确的高度和速度信息，并在航天飞机着陆之前拍摄到所有的飞行情景。
“哥伦比亚号”预定于17点49分1秒到达12.2万米高处的大气层顶部。17点47分，“哥伦比亚号”飞出了关岛站接收区。它将在5.8万米的高空，飞进加利福尼亚海滨上空。在这之前，它的一切通信联系都将暂时中断。“哥伦比亚号”终于飞进了12.2万米这个航宇局定义的大气屏障。它以24.6倍于地面音速的速度飞行着——要知道，在此之前，世界上没有一个人曾驾驶飞机达到过这样的速度。18时5分，“哥伦比亚号”与休斯敦恢复了联系。在飞机着陆前9秒，约翰·杨放下了机轮。这时，一架在一旁低飞的跟踪飞机通过无线电报告说：“起落架已经放下……50……40……4，3，2，1——接地了！”地面控制人员兴奋地欢呼：“成功了，成功了！”
第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。
航天飞机能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再进入大气层滑翔着陆，它的轨道器可重复使用100次。作为一种新型的航天器，它不但可以在天地间运载人员和货物，而且还能凭着它容积大的特点，把人造卫星从地面带到太空去释放。
“暴风雪计划”惨淡收场
美国的航天飞机问世以后，前苏联当局将这一新型航天器视为未来美国搭载核武器的工具，于是他们决定对这种“威胁”作出回应。不久后，前苏联制订了“暴风雪”计划，开始研制自己的“太空梭”——暴风雪号航天飞机。
1980年，暴风雪号航天飞机的建造工作正式开始。这种航天飞机的大小与普通大型客机相差无几，外形同美国航天飞机相仿，机翼呈三角形。机长36米、高16米，翼展24米，机身直径5.6米，起飞重量105吨，返回后着陆重量为82吨。它有一个长18.3米、直径4.7米的大型货舱，能把30吨货物送上近地轨道，将20吨货物运回地面。头部有一容积70立方米的乘员座舱，可乘10人，设计飞行寿命100次。