登月，是人类几千年的幻想，经过多年的艰苦努力，在完成了一系列的准备工作后，1969年7月16日，美国在肯尼迪宇航中心成功地发射了“阿波罗11号”载人飞船，将3名宇航员送入月球。至此，人类实现了千百年的夙愿。
1981年4月12日，美国研制的航天飞机“哥伦比亚号”首航成功，随后又制造了“挑战者号”，“发现号”、“阿特兰蒂斯号”3架航天飞机。到1985年底，这4架航天飞机共运载过59人，发射过12颗民用卫星和一些军用卫星。航天飞机的功绩在于人类像制造飞机一样，制造能够反复使用的飞行器，从而大大降低了宇宙飞行经济成本，为把航天技术广泛应用于民用军事领域开辟了更加广阔的天地。
1986年2月20日，前苏联成功地发射了第三代宇宙实验室，即“和平号”多组合轨道站，它可以对接6个以上的飞行器，成为巨大的太空站的中枢，它可为12~20名宇航员提供舒适的生活和工作环境，以便从事多种科学试验和特殊产品的制造。“和平号”实际上是人类第一个住人的永久的太空站，可能成为人类前往月球和火星的永久性基地。
利用航天技术探索宇宙奥秘
人类的活动范围，经历了从陆地到海洋，从海洋到大气层，再从大气层到外层空间的逐步扩展过程。其中的每一次飞跃，都大大增强了认识自然和改造自然的能力，促进了生产力的发展和社会进步。
人类在同大自然作斗争的漫长岁月里，对宇宙的认识也经历了漫长的路程，而人类对宇宙空间的探索和利用，也必然是没有尽头的路程。
航天技术作为一门新兴的技术门类，是伴随着人类探索宇宙奥秘，征服太空时代的到来而到来的。30年来，航天技术逐步发展，首先是发射人造地球卫星，继而发射载人的卫星式飞船，接着进行载人登月飞行，发射飞往金星、火星以及太阳系其他行星的探测器。20世纪70年代以来，一方面人造地球卫星进入了全面应用的阶段，另一方面技术先进国家致力发展载人空间站和航天飞机，解决人类在空间轨道上长期生活和工作，以及可靠又方便的运输工具往返轨道和地面等问题。
航天技术之所以令人惊叹，就在于它蕴涵着现代高技术群体的集体力量。它是由运载器技术、航天器技术和地面探测技术构成的高度综合性艺术。它集中了近代力学、数学、物理学、天文学、大地测量学等基础理论，广泛应用了现代电子学、微电子学、无线电、自动化、真空、低温、高温、计算机、机械加工、冶金、化工等多学科和高技术。反过来，它的发展又促进了现代天文学、空间物理学、地球物理学、生命科学、航天医学，以及系统工程、管理科学等一大批基础科学和应用科学的突破进浅展。因此，它是一个国家技术水平和国民经济实力的重要标志。
为了扩大人类生存空间，深入了解和探索太空奥秘，30多年来，世界各国进行了近4000次航天发射，把人类对自然界的认识视野极大地延伸了，对空间的开发利用扩大了，就其应用手段来讲，可分为以下几类。
1.运载火箭
运载火箭是一种多级火箭组成的运输工具，它的任务就是把有效载荷--人造卫星、宇宙飞船或星际探测器送入各自的空间轨道。初期的运载火箭是在第一代导弹V-2导弹的基础上发展起来的，主要为各国安全和科学探索服务，是离地较近的一种运载工具；改进型的运载工具，主要以商业服务、国家安全和发展空间技术为目的，是以飞离地球为特征的运载火箭。
运载火箭发射航天器的工作方式，简单地说，是每级各飞一程，逐级加速，最后使运载火箭末级装载的航天器进入预定轨道。以我国生产的“长征2号”运载火箭的飞行程序为例：一级发动机点火起飞后7秒开始转弯，工作130秒后关机；随后二级发动机点火，居于级间的爆炸螺栓起爆，两级分离，抛出一级箭体，二级箭体继续飞行112秒后关闭主要发动机；星箭连接的爆炸螺栓起爆，卫星或其他航天器与运载火箭分离，航天器进入预定轨道。
截至20世纪90年代，俄罗斯、美国、法国、日本、中国、欧空局已研制成功几十种运载火箭，它们具有大、中、小不同的运载能力，最大的运载火箭能把120多吨重的航天器送入近地轨道。其中着名的运载火箭有：前苏联的“质子号”、“能源号”、“宇宙号”；美国的“大力神”、“十星号”、“宇宙神”；日本的“H-2”；欧空局的“阿里亚娜”；我国的“长征”系列等。
我国的运载火箭，是在导弹基础上发展起来的。1970年1月30日，我国的中远程火箭飞行试验取得了圆满成功，“长征1号”随之诞生。远程火箭的研制，始于20世纪60年代中期，经过几年努力，在1971年9月，在我国西北酒泉发射场，进行了第一次洲际火箭飞行试验，基本获得成功。以洲际液体火箭为基础，经过改造构成了“长征2号”运载火箭。后来，在“长征2号”火箭基础上，又研制出“长征3号”、“长征4号”。1992年8月我国研制的“长征2号”捆绑式火箭将当时世界上最重的澳星准确送入预定轨道。这标志着我国航天技术跨上一个新台阶。
2.空间站
美国的“阿波罗”登月计划，形成了人类开发太空的高潮，但是，如果人类要想到更遥远的星球去旅行，还需要经过许多中间步骤。因此进入20世纪70年代以来，美国和前苏联两国都将空间飞行的重点放在建立大型、长期工作的轨道空间站。
空间站，也叫轨道空间站，或轨道航天站。它是-种可以在地球卫星轨道上飞行的大型载人航天器。宇航员可乘宇宙飞船往返于空间站与地面之间。空间站安装有观测仪器和实验设备，可构成实验室，用于天文观测、医学与生物研究、空间科学研究、对地观测，以及在失重与真空条件下进行特殊材料的制造加工等。
在世界上第一艘载人飞船上天的10年后，前苏联向世界宣布发射成功第一个空间站，命名为“礼炮1号”。自1971年4月至1983年共发射了37个“礼炮号”空间站。它由对接舱、轨道舱和服务舱三大部分组成，全长约16米。“礼炮号”空间站的主要任务，是完成天体物理学、生物学、航天医学等方面的广泛的研究计划，考察地球自然资源和进行长期失重条件下的技术试验。
美国在完成载人登月计划之后，于1973年开始实施“天空实验室”计划，将在载人登月飞行高潮之后剩余的“土星5号”火箭改装成“天空实验室”发射升空。“天空实验室”像一架巨大的直升机，外部装有4块大型的太阳电池帆板，在发射阶段是折叠起来的，进入轨道后便迅速展开。“天空实验室”由轨道舱、气闸舱、多用途对接舱；和太阳望远镜等四大部分组成，总重80吨，最大直径6.7米，总长36米。
“天空实验室”先后接纳了3批共计9名宇航员，他们在太空利用“天空实验室”上的58种仪器进行天文、地理和医学等270项科学研究。并研究了人在长期航天飞行中的适应能力，以及利用微重力环境进行了空间材料试验，证明了人在空间的作用，为空间大型工程建设提供了丰富的经验。
1986年2月20日，前苏联用“质子”火箭发射了第三代“礼炮号”的改进型“和平号”空间站，这是世界上第一个长期性、可变换功能和扩大功能的载人空间站。它的大小和重量与“礼炮号”差不多，由对接过渡舱、工作舱和服务舱三个舱段组成。“和平号”空间站核心舱自进入轨道以来，站上的人员几乎没有中断，平均要有3名宇航员在站上值班进行各种科研任务。其中有必要指出的是宇航员马纳罗夫，曾在“和平号”空间站上生活工作了366个日日夜夜并安全返回地面，创造了人在太空整整飞行一年的新成绩。
经过20多年的空间站实践，人们对空间站的概念、构型、用途以及人在空间的作用等方面的认识逐渐加深。空间站的功能也日臻完善。由于在近地轨道建设大型空间站，是一项耗资巨大的航天工程计划，为世界各国所关注。1993年9月2日，由美国副总统戈尔和俄罗斯总理切尔诺梅尔金签署了一项航天工作协议。该协议内容之一是在“自由号”空间站和“和平号”空间站的基础上，建设世界上第一个真正的国际空间站，并将此称为“阿尔法”国际空间站计划，它是迄今为止最为庞大的国际性科研合作项目。据美国方面认为与俄罗斯合作后，空间站经费投资可比原计划减少70亿美元，研制周期可缩短2年。参与“阿尔法”国际空间站研制工作的有俄罗斯、美国、加拿大、日本和欧空局。按原定计划方案，“阿尔法”空间站将手2002年6月全部建成，顺利完成“和平”、“自由”的太空联姻。“阿尔法”空间站将成为太空科学试验与研究的中心，它将为人类提供一个开发和利用空间资源的最佳场所。
3.航天飞机
如今，当听到人们谈论起航天飞机时，再也没有人会认为这是不切实际的科学幻想。航天飞机是一种低成本进入太空的运输工具。它既能从机场跑道起飞，又能以超音速穿越大气层进入宇宙空间，完成航天任务后再入大气层，在机场水平着陆，而经过简单维修后，短期又能重上蓝天，可重复使用数十次乃至几百次。所以有人说航天飞机是现代航空技术与航天技术孕育的“混血儿”。它的诞生揭示着人们将开始定期进行空间飞行，是航天史上一个重要里程碑。
航天飞机的整个系统是由三大部件组成的：即一个轨道器、一个外推燃料箱和两个固体火箭助推器。轨道器在航天飞机整个构造系统中居核心地位，执行任务的科学工作者和宇航员都在轨道器内生活和工作。它的外形像飞机，但它和飞机有很大区别，飞机是靠空气喷气发动机推进，只能在大气层内飞行，而轨道器装的是火箭发动机，所以能在太空飞行，我们通常所说的航天飞机就是轨道器，它执行空间运输任务。其余两部分外推燃料箱和助推器，就其功能讲，仅仅是保证轨道器完成空间运输任务的辅助装置。
航天飞机与其他空间运载飞行器相比，具有许多明显的优点：它兼有运载工具和飞机的特点，能够飞行于天地之间，从地面到轨道站往返运送大批人员和大量设备，为组建大型组合式永久性轨道站创造条件；它可以多次重复使用，从而降低发射费用；既能载人又能载货，运载量大；既能在轨道上释放卫星，又能在太空做科学实验；既能在宇宙空间维修航天器，又能将轨道站上的设备或失灵的卫星从天上带回地面，并把经过维修的设备再送回轨道站，其经济效益十分明显；发射和返回时加速度较小，又有人造大气密封压力舱，从而为非职业性宇航员进入太空提供了便利条件，因此美国和俄罗联斯都很重视航天飞机的发展。
航天飞机的飞行过程基本是这样的：
(1)点火。助推级的两台固体火箭和轨道级三台液体火箭发动机同时工作。
(2)分离。当上升到40多千米的高空时，助推级与轨道分离，固体火箭的空壳用降落伞减速，海上回收。
(3)入轨。当航天飞机先后分离了助推器和外挂燃料箱后，就一下子跃入轨道。它的整机起飞重量约2000吨，起飞时总推力约2800吨。
美国航天飞机研制计划于1972年1月批准，经过10年研制，耗资近200亿美元。1981年4月12日美国“哥伦比亚号”航天飞机首次载人航天飞行试验获得成功，并于1982年11月正式投入使用，到1994年年底为止，已经成功地飞行了66次。
前苏联亦于1988年11月15日，首次成功地发射了“暴风雪号”航天飞机，这是一次不载人的飞行，在轨道上飞行了3小时之后，安全地水平着陆。
随着航天飞机运载能力和使用性能的提高、运输成本的降低以及完全重复使用系统的发展，航天运输系统也由从依靠运载火箭发射卫星的一次性运输走向重复使用的阶段。目前的航天飞机还只是部分重复使用的航天器，从经济上考虑，一种水平起落，可以完全会重复使用的系统正是将要发展的航空航天飞机--空天飞机，它可以在普通飞机场起飞。通过大气层进入太空。到那时，我们普通人的宇宙旅行将不再是梦想，至少到太空观光旅游将是一件很方便的事情。
4.空间探测器
人类为了走出地球，探索其他星球的奥秘，以寻求新的活动空间，就必须把自己的视野延伸到宇宙空间去，而不是仅仅围绕着地球转圈，这样就需要一种空间探测手段。这就是彻底脱离地球引力，飞往月球或其他行星，或在星际间运行的空间探测器。
早在1961年前苏联即开始发射飞往金星的探测器，但第一次飞行因无线电发射机出了故障没有成功。1965年11月前苏联又接连发射了“金星2号”空间探测器、“金星3号”空间探测器，并把带有前苏联国徽的圆球送到这颗神秘的行星上。
前苏联人造卫星上天5年后，美国就考虑到进行星际探测的计划了。1962年12月12日美国发射的“水手2号”探测器是人类探测太阳系其他行星的第一个探测器，它从距离金星34752千米处飞过，成功地测定了金星大气的温度。在此后的10多年里，前苏联和美国相继发射10多个金星探测器，有的从金星附近飞过，拍摄了大量照片，有的在金星表面软着陆进行直接考察。人们发现，金星的大气层充满二氧化碳和硫酸云，温度高达485 ℃，星面气压高达95个标准大气压(1标准大气压=101325帕)。在这个高温闷罐之中，生命是难以生存的。
对于水星，人们通过行星探测器发回的照片和数据，第一次发现它的表面布满环形山，具有磁场，大气极为稀薄，终年400℃高温，看来这是一个死寂的世界。
火星的红色光芒，多少世纪以来，一直使人凝视和沉思，唤起人们许多遐想。由于火星具有与地球相似的条件：它对太阳的倾角与地球差不多，也有一年四季的变化，使人们很容易想到那里也会存在与地球同样的生命。1971年12月2日，前苏联的“火星3号”探测器飞越了4亿7千万千米而临近火星，校正轨道后，下降装置自动脱离星际探测器在火星南半球软着陆。这是火星第一次接待来自地球的使者。1976年美国的“海盗1号”探测器和“海盗2号”探测器在火星软着陆，采集了土壤样品并做了分析。大量资料表明，火星表面并不像人们原来所想象的，它既无海洋，更无运河，寸草不生，没有任何植物。那里只有大大小小的环形陨石坑、广阔的灰土平原，以及巨大的火山堆，不时刮起红色风暴。