早期的宇航服非常笨拙，人在里面几乎动弹不得。后来，一位名叫科利的设计师，在花园里观察到一种特殊的虫子后，这一切才发生了变化。这个滑稽的肥肥大大的虫子有一个外壳，它由许多单个的节连接而成，虫子由此具有很高的灵活性。于是在不久以后，灵活的宇航服问世了。与过去的太空服相比，它分节的胳膊和腿，大大地减少了对宇航员的束缚，并能够提供氧气，抵御外界的伤害。
现在，宇航服经过不断地改进，不仅能够保护宇航员，而且能够使得宇航员着装后显得十分潇洒。
曲折艰难的水星计划
水星计划是一项载人宇宙飞船发射和回收的计划，美国希望将一艘能够乘坐一名宇航员的水星号飞船发射到太空中，检验宇航员在空间的活动能力，最后像飞机一样，把宇航员安全地载回地球。这个计划的实施过程十分艰难。1960年7月29日的第一次试验，飞船就在爆炸声中一下子粉身碎骨。后来，又经过了几次失败经历，水星号飞船的发射和回收终于取得了成功。
不久，一只黑猩猩登上了水星2号飞上了蓝天，并安全地降落在预定的海面上。水星计划取得了初步的成果。
1962年初，第一次载人轨道飞行的实验要付诸实施了。然而，发射的准备工作一开始就进行得不顺利，光是发射的时间前后就变更了10次，这对宇航员的心理素质无疑是一种强烈的考验。2月20日，“水星”火箭总算冲向了太空，准确地将飞船送入了固定的轨道。忽然，宇航员发现飞船出现了向西甩动的现象，虽然能很快地自动纠正，但每次纠正都要消耗大量的燃料。宇航员很快判断出是驾驶器发生了故障，没有办法，只得改由人力操纵飞行。随即，控制中心的测航仪器忽然发出了警报，飞船的隔热层变成半开状态，如果隔热层在进入大气层之前全部脱落，那么飞船和空气间的巨大摩擦所产生的高温，就会把整个飞船熔化掉。这一不幸的消息，使得地面控制中心的工作人员焦急万分，他们立即投入到紧张的研究之中。终于，地面专家们提出了完善的解决方案，飞船安全地回到地球的怀抱。
当宇航员被人们从船舱里救护出来时，在场的人们一下子狂欢起来，欢呼之声响彻云霄。至此，水星计划画上了一个完美的句号。
黑猩猩汉姆驾临太空
黑猩猩是人类的近亲，智商很高，学习能力很强，因而自然而然地就被选为模拟飞行的宇航员。1961年1月31日，首位太空黑猩猩宇航员，3岁的汉姆，搭乘火箭进入太空。这次试验是为了检验飞船的生命保障系统，同时想证明飞船的回收系统是否完善。汉姆在上天前经过了严格的训练。在科学家们的训练下，汉姆在极短的时间里学会并掌握了各种技术，比如用控制杆来对指示灯做出反应，以免身体受伤等。在这次太空飞行中，它的任务就是坐在生物舱内，在看到蓝色闪光的时候拉动推杆。虽然它能毫无错误地完成模拟任务，但科学家还是在它的脚上装了一个电击装置，万一它偷懒的话可以刺激、提醒它一下。汉姆进入飞船座舱后，火箭将座舱送入离地260千米的空间。看到指示灯后，汉姆顺利地向后拉动了推杆。座舱在空间划了一个660千米长的大圆弧，成功地降落在了海面上。
在历时16分29秒的飞行过程中，科学家们对汉姆进行了一系列测试，以了解宇宙飞行对动物乃至人体的影响。在飞行中，汉姆经受了极大的加速度和失重试验，表现极为出色。在成功完成任务后，负责打捞的直升机很快把试验座舱从海面上提起，送到一艘登陆艇上。当救护人员打开舱门时，汉姆洋洋得意地从小舱内伸出头来，若无其事地将两手交叉在胸前，兴奋地走出座舱，毫不客气地拿过慰劳它的一个大苹果大吃起来。
汉姆的成功，加快了美国进行载人航天飞行研究的进度。终于，在1961年5月5日，美国宇航员驾驶着宇宙飞船第一次飞向太空。而伟大的汉姆，没有继续它的太空生活，当起了影视明星。
加加林第一个访问太空
加加林是人类历史上第一位太空使者，被誉为“宇宙哥伦布”。但是在他首次进行太空飞行时，谁也没有把握飞行是否会取得成功，所以苏联宇航部门特意准备了内容迥异的三篇新闻稿：一篇称首航获得成功，另一篇称飞船未能进入预定轨道；第三篇称飞船失事，飞行员不幸遇难。
1961年4月12日，在苏联拜科努尔航天发射场中央，加加林穿着宇航服，登上东方一号宇宙飞船。临飞前，总设计师科罗廖夫安慰加加林说：“你不要紧张。不论你着陆到哪个角落，我们都能找到你。”
莫斯科时间9时，第一次载人飞行进入了倒计时阶段。开始10分钟准备……5分钟准备……1分钟准备！所有人都屏住了呼吸，似乎空气也凝固了。预备、点火！一声令下，火箭带动飞船，载着加加林进入了人造地球卫星轨道，人类宇航时代开始了！加加林在座舱内从舷窗向外望，从报话机里描述人类从未见到过的情景：“多么美啊！我看见了陆地、森林、海洋和云彩。我第一次亲眼见到了地球表面的形态，地平线呈现出一片异常漂亮的景色，淡蓝色的晕圈环抱着地球，与黑色的天空交融在一起。天空中，群星灿烂，轮廓分明。”在离地330千米的高空飞行了108分钟后，加加林绕地球运行了一周，回到自己的祖国。
这次飞行虽然短暂，但它却开辟了人类通向宇宙的道路，加林因此成了世界上第一位航天英雄。为了纪念这个划时代的壮举，4月12日成了苏联的“航空航天国际纪念日”。1964年4月4日，加加林被授予“苏联英雄”称号，以后又获得列宁勋章。后来，为了纪念他，月球背面的一座环形山也以他的名字命名。
美国第一次绕地载人轨道飞行
1962年2月20日，美国宇航员约翰·格伦乘坐水星舱友谊7号宇宙飞船进行轨道飞行5小时，绕地球3圈，成为第一个绕地球轨道飞行的美国人。
发射计划原定在1962年1月27日，但由于天气原因，推迟了将近1个月。2月20日，火箭升空，5分钟后，飞船脱离了阿特拉斯火箭，进入了位于地球上方160千米的轨道。约翰·格伦报告说系统一切正常，轨道飞行进行得很顺利，他计划在飞第一圈时适应一下失重环境。一小时后，格伦报告说他感觉很好。后来，格伦解释说失重也有好的一面，比方说：忙着拍照时，突然想做点别的事，他可以让照相机漂浮在空中，就像把照相机放在桌面上一样。
快飞完第一圈时，格伦报告出现了一个故障，随即自己排除了故障。友谊7号宇宙飞船的全部系统，向飞行控制人员发送无线电信号，报告了系统的情况。在飞第二圈时，有一个无线电信号警告飞船底部的隔热板可能没有锁定。这可能是一个大问题。工程师们认为这个警告信号是错误的，他们相信隔热板是锁定的，但还是让格伦别释放与隔热板相连接的火箭。在飞船返回地球前，为了让隔热板保持自由状态，一般要释放这些火箭。
接近飞完第三圈时，格伦点燃了减速火箭，让飞船返回地球。重返大气层时，高温高热使得无线电信号中断了7分钟。7分钟后，飞行控制人员又听见了宇航员的声音。格伦报告说他很好，隔热板一直锁着。
进入大气层后，降落伞让友谊7号宇宙飞船落在了海面上。17分钟后，一艘军舰赶到了，友谊7号和格伦都成功完成了任务。
人类第一次太空行走
1965年3月18日，苏联的上升2号宇宙飞船进入地球轨道，环绕地球飞行。8时30分，航天员列昂诺夫离开上升2号飞船密封舱，系着安全带实现了第一次到茫茫太空中行走。
列昂诺夫穿着一种新型航天服，航天服是特制的橘黄色，有十几层厚，足以在太空中隔热和防辐射。内衣是由通心粉状的管子盘成的，管子总长100米。管内流过的冷水能吸去航天员身上散发的热量，并排放到宇宙空间去。在这种内衣外再罩上一层一层外套，套上同样多层的手套，穿上金属网眼靴子，戴上增强树脂盔帽，就能保证到密封舱外活动的安全了。
在灼热的太阳光中，列昂诺夫潇洒地迈开步伐，翻着前空翻，接着又做了几个体操动作，完成得轻松自如、毫不费力。不过他整个身体轻飘飘的，很不好控制自己。
12分钟后，他返回到了飞船舱口，可等待他的却是非常可怕的一幕：太空服变得异常庞大，已经无法穿越相对狭窄的舱门——他将无法回到飞船中了。列昂诺夫感到了事情的严重性，此时，他只觉得浑身发冷，头昏眼花，呼吸的频率增加了一倍！他对着话筒向留在飞船里的同伴失声喊道：“我回不去了！”就在这危急时刻，宇航员平时艰苦的训练对他起了作用。平时教练员提醒过：太空服的腰部设有四个按钮，每一个按钮都能释放四分之一的空气，当太空服压力过大时，这是唯一的减压办法。列昂诺夫迅速按动按钮减去了太空服中的气压，然后将头部对准舱口，顺利进入了飞船。
列昂诺夫在舱外停留了24分钟，自由飘浮12分钟，完成了人类历史上第一次系着安全带在太空行走。
美国的首次太空行走
1965年6月3日，美国发射了载人飞船双子星座4号，飞船上载有麦克迪维特上尉和怀特上尉。飞船绕地球飞行了62圈，怀特到舱外行走了21分钟，用喷气装置使自己在太空中机动飞行，成为第一位在太空中行走的美国人。
说起来简直令人难以置信，怀特准备离开飞船的保护步入险象环生的太空时，他解除了飞船里的气压，仅靠航天服里的气压来维持生存。怀特用一根长长的绳子将身体系在了飞船上，然后慢慢地离开飞船步入了太空。他手拿着宇宙枪，轻松地在空中漂浮着，背后是淡蓝色的地球。宇宙枪打出的并非是子弹，而是气体，高压气体产生的反作用使宇航员在宇宙空间中能够自如运动。枪上还装有摄影机，怀特拍了几张地球的照片。远望我们的地球，那是在漆黑的天幕上挂着的一颗蓝色明亮的星球，山川、河流隐约可见。在地球上，数百万观众通过直播听他说道：“这太刺激了！”到了怀特该结束太空行走的时候了，麦克迪维特请求他返回飞船。怀特已经度过了21分钟的好时光，但他还想多待一会儿，感觉这21分钟真是太短太短了。而就在怀特在太空漫步时，美国航空航天局的医生正在仔细研究怀特身上的控制设备发回地球的数据，分析后得出结论：太空行走好像对人并没有伤害。
怀特返回飞船后，飞船的门却关不紧了，麦克迪维特试着去维修飞船的门。在地球上训练时，科学家们明白，在失重条件下人很难工作，航天员一用力，身体就会朝相反的方向移动，于是美国航空航天局特制了用于太空的工具。麦克迪维特试用了这种特殊工具，修好了飞船的门。
双子星座5号的燃料问题
1965年8月21日，美国发射了双子星座5号飞船，搭载着库珀少校和查理斯·康拉德上尉，绕地球飞行120圈，历时190小时55分钟。
就在飞船升天后不久，库珀和康拉德发现了一个问题，这差点让他俩提前结束飞行。他俩发现，为通讯和电脑系统供电的燃料电池电压偏低，而通讯和电脑系统是飞船上很重要的环境系统。双子星座飞船的飞行主任决定，减少飞船上的耗电量，而不提前结束飞行。库珀和康拉德关闭了雷达、无线电、电脑和部分环境控制系统，让飞船静悄悄地在太空中飞着。突然，电压回升了，航天员又打开了上述系统。到了第三天，一切又恢复了正常。他们以为燃料问题已经解决了，其实不然。
后来，燃料电池又出问题了。因为燃料电池是靠氢氧化合来产生电力的，这就会产生一些水，但是水太多了，盛水的容器很快就满了。美国航空航天局担心多余的水会破坏飞船返回地球时所必需的电力供给系统，于是库珀和康拉德又关闭了飞船里的大部分电器，让飞船在地球轨道上静悄悄地飞着。通讯少了，库珀和康拉德不可能按计划做实验了，但是他俩每一天都在改写太空生活的新记录。
飞行了近8天后，库珀和康拉德点燃控制火箭重返大气层。通过这次飞行，双子星座5号创造了一项纪录：目睹了120次日出和日落，飞行了500多万千米。库珀也创造了当时载人航天的纪录；留轨时间225小时15分，同时飞行过两种轨道。同时，库珀和康拉德用事实证明了，人在太空正常生活和工作的时间，足以往返于月球和地球，这为后来的登月计划提供了宝贵的资料。
宇宙飞船在太空相会
1965年12月3日，双子星座7号飞船顺利升空。太空中心的工作人员马上将另一枚硕大的“泰坦”火箭搬进了发射区，并在火箭顶端装上了双子星座6号飞船。同时，美国航空航天局宣布，他们要让双子星座6号飞船和双子星座7号飞船在太空相会。
可是，双子星座6号飞船按原计划点火后，“泰坦”火箭发动机却自动关闭了。而此时，双子星座6号飞船的两名航天员锡拉和斯塔福德，就坐在处于高度爆炸危险状态中的火箭顶端上。一旦火箭爆炸，两人马上就报销了。一阵高度紧张后，火箭并没有爆炸。
故障很快查明并被排除。美国航空航天局决定再试一次，时间就定在两天后。