有了应急救生装置后，航天员的生命安全得到了很大保障。据称，目前载人航天器的可靠性已经提高到95％以上。
像陀螺一样旋转的航天器
在无依无靠的太空中，一个航天器始终要保持一种特定的“姿势”，在某个轨道上运行，或是“固定”在太空的某个位置上，是十分困难的。
太空中没有“风”吹，没有“人”去推，航天器为什么还会自己“开小差”呢？其实，由于太空中的不均匀的引力、残留的大气和空间微小颗粒的碰撞，都会使航天器处于不稳定状态。
为了使航天器保持稳定的状态，科学家们干脆使航天器像陀螺那样旋转起来。我们知道，凡是高速转动的物体，都有一种保持转动轴方向不变的特性，这叫做自旋稳定或定轴性。
玩过陀螺的人都知道，陀螺可以围绕它的转轴旋转很长时间，如果没有空气的阻力和转轴与桌面的摩擦力，理论上，陀螺可以非常稳定地围绕转轴永远旋转。人们模仿陀螺制成了陀螺仪，它就是利用陀螺高度稳定的定轴性，可以测出微小的位置变化。
在太空中，航天器受到的空气阻力很小，又没有摩擦力，所以，让航天器像陀螺那样旋转，可以十分经济有效地使航天器保持稳定的定向，这种自旋稳定还具有较强的抗干扰能力。
许多航天器都采用自旋稳定，而且它们的形状接近矮圆柱形，呈轴心对称，这就可以避免出现自转轴的周期性微小变化。自旋稳定的优点是操作简单，不消耗能源。当然，一些形状不规则或不呈轴心对称的航天器，就不能采用自旋稳定来保持稳定状态。
航天器在太空中的姿态
我们在读书写字时要保持正确的姿势，航天器在太空中也要保持正确的姿势吗？是的，这可是航天器在执行任务时，要满足的最起码的条件。
进入太空的航天器，如人造卫星，都是为了执行一些特定的任务。有的要对宇宙中的某一个天体进行观测；有的要监视地球的某个地域；有的要在空中对地球进行多地点的无线电转发；等等。许多航天器还装有大面积的太阳能电池板。如果把航天器上的各种探测仪器的传感器比作眼睛，把航天器上向地面传送信息的天线和接受太阳能的电池板比作耳朵，那么，航天器的“眼睛”和“耳朵”带有明显的方向性，只有同时对准各自特定的目标，航天器才能做到“耳聪目明”。
如果本来应该对准地球的传感器却面朝太阳，本来要对准太阳的太阳能电池板却背着太阳，处在阴暗面，那么，辛辛苦苦发射到太空的航天器就不能正常工作，成为一堆废物。举个例子，如果某颗负责电视转播的通信卫星的姿态发生了较大的误差，地面上成千上万的定向卫星电视接收天线将收不到电视信号。
所以，航天器要时刻进行姿态控制，使自己的“眼睛”和“耳朵”始终对准目标。一些执行复杂任务的航天器，还要随时从一种姿态转变成另一种姿态。
太空中航天器的修理
如同飞机、汽车等会发生故障一样，航天器同样也会出现各种各样的毛病。然而，远在地球上空400～500千米处飞行的“患病”航天器能不能修理呢？回答是肯定的，派航天飞机去修。
航天飞机本身就是绕地飞行的航天器，它所处的高度和速度跟那些出了问题在轨道上游荡的航天器几乎相同，加上它又具有能改变自己绕地轨道的轨道机动辅助发动机、控制飞行姿势的反作用控制发动机、抓取卫星的遥控机械手等精良设备，所以它就有可能飞到那些发生故障的航天器身旁去进行修理。
1984年4月，美国“挑战者号”航天飞机首次在空间绕地轨道上，捕获并修复了一颗名叫“太阳峰年”的观测卫星。
“太阳峰年”卫星是美国在1980年2月发射的，用来监测1980年太阳活动峰年中太阳表面耀斑的活动情况。同年11月，这颗卫星上的姿态控制装置和3台电子观测仪器突然失灵，接着又从540千米高的轨道上逐渐下降到480千米高的轨道上，并有可能坠落于地球大气层焚毁。
“出诊”的航天飞机，花了约4小时的时间，飞到距卫星约60米的地方。随机“出诊”的航天员穿好舱外航天服，背上一具装有喷气推进器的背包式生命维持装置，离开机舱。他借助于喷气推进器喷出的气流在太空“行走”，缓慢地“走”向5.4米高的六角形卫星主体。但因卫星每6分钟转一周的自转速度太快，使处于失重状态下的航天员无法用手里的1.2米长、雨伞状的捕捉杆插入卫星体上的火箭发动机喷口。于是请地面卫星控制中心对“太阳峰年”卫星上的电脑发出减慢自转速度和保持稳定的两个指令，再用航天飞机的机械手的“手指”插进卫星体上的火箭发动机喷口，才把卫星牢牢地拴连在机械手上，拉回来放到航天飞机敞开的货舱内特设的修理台上，用新的零部件换下了卫星上损坏了的姿态控制装置和一台日冕观测仪的电源部分，修理了硬X射线成像分光计以及软X射线多色仪。全部工作花了将近200分钟才完成。修复的卫星最后由航天飞机调整自己的飞行高度，升高到“太阳峰年”的原来绕地运行轨道上，通过机械手把卫星推向太空。
1992年5月14日，美国“奋进号”航天飞机将一颗两年前发射的因火箭发动机故障未进入预定轨道的“国际通信卫星6号F3“救了回来。给它安装了一个新火箭发动机，直接弹射入太空，使卫星进入预定轨道。这颗价值1.57亿美元的卫星终于得以重新“就业”。
1993年12月，美国“奋进号”航天飞机对哈勃望远镜进行了修理。哈勃望远镜升空以后，科学家发现它发回的图像模糊，没有达到预期的效果。
原来它的主镜磨坏了一点。以后又发现它的太阳能电池板出了问题，计算机的数据存储器也相继失灵。
于是，“奋进号”的机械臂把“哈勃”抓进了航天飞机，航天员为它更换了零件，并安装了一个新型的行星照相机等。这些修理工作进行了7天，修复后的哈勃望远镜比修复前分辨率大大提高，可见到暗10～15倍的天体。
这些都得归功于“太空修理工”。
能“飞回来”的航天器
航天飞机是运载火箭、宇宙飞船和飞机巧妙的“混血儿”。它在发射时，垂直起飞，像火箭一样；入轨道后绕地球飞行，像一艘宇宙飞船，并有与其他航天器机动对接的能力；返回地球时，又像一架滑翔机，在传统的飞机跑道上降落。对于使用一次就“报销”的运载火箭和宇宙飞船来说，航天飞机可以重复使用上百次，是航天技术一个重大的飞跃，被公认为20世纪科学技术最杰出的成就之一。
作为天地往返的运输系统，航天飞机最为高明之处就是它能像飞机那样平安、完整地返回地面，从而实现了航天器的反复利用，这就大大降低了航天活动的成本。
然而要使航天飞机飞回来并不是件容易的事，主要的难关就是防热。
虽然航天飞机具有三角形机翼和垂直尾翼，使它在大气中飞行时能够具有良好的稳定性和操纵性，犹如一架飞机一样飞行自如，但当它从地球轨道返回地球时，会以极高的速度（接近30倍音速）冲入大气层，机身表面将跟空气发生剧烈摩擦，使表面温度急剧升高，这就是所谓的气动加热。加热的后果是使用铝合金制成的飞机结构立即熔化，因为铝合金的熔点只有660℃。因此，科学家不得不给飞机穿上一件特殊的“防热衣”。
在机头和机翼前缘，那里的温度最高，可以达到1600℃左右，就给它“穿”上一层耐高温的石墨纤维复合材料，以保护铝合金不被烧熔。在机身和机翼的上表面，温度大约是650～1260℃，这些地方就“穿”上一层由2万块左右耐高温的陶瓷瓦拼成的阻热层。陶瓷瓦每块15厘米见方，2～6厘米厚。在机身的侧面和垂直尾翼的表面，温度比较低，只有400～650℃。这些地方只需稍加保护，就“穿”上7000块另一种规格的陶瓷瓦。这种陶瓷瓦每块20厘米见方，0.5～2.5厘米厚。其他的部位最高温度不会超过400℃，“穿”上一层涂有白色硅橡胶的纤维毡就可，而不需去使用前面那种分量较重、价格昂贵的陶瓷瓦了。
要把这2.7万多块陶瓷瓦贴上飞机表面，也非一件轻松的事。虽然陶瓷瓦的尺寸大部分是相同的，但也有少部分是根据飞机机身的特定部位而“量体裁衣”定制的。每块瓦上都预先标好号码，对照工艺图纸，一一“对号入座”，用黏胶贴上去。由于陶瓷瓦非常容易碎裂，因此工人们粘贴时务必小心翼翼，轻手轻脚，“慢工出细活”。美国第一架航天飞机，为粘贴防热瓦足足花了一年的时间。后来采用了粘贴机器人，进度才加快了许多。
从电视上我们还能看到，航天飞机在机场上着陆时，尾部会打开一顶大大的降落伞，这是为了使航天飞机更快地停下来，以缩短机场跑道的长度。
宇宙飞船和航天飞机的区别
宇宙飞船和航天飞机都同属于载人航天器，也就是说，它们都能保障航天员在太空中生活和工作，并最后平安返回地面。但是，它俩之间有什么区别呢？
先说宇宙飞船吧。宇宙飞船实质上就是载人的卫星。既是卫星，它就有许多与卫星相同的系统，除结构、能源、姿控、温控外，还有遥控、遥测、通信、跟踪等无线电系统。但因它又是载人的，因而就有与卫星不同的系统，包括应急营救、返回、生命保障等系统，以及交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
宇宙飞船通常由三大部分组成。一是返回舱，除供航天员乘坐外，也是整个飞船的控制中心；二是轨道舱，这里装备有各种实验仪器和设备，是航天员在太空的工作场所；三是服务舱，装备有推进系统、电源和气源等设备，对飞船起服务保障作用。由于宇宙飞船源于卫星，其体积和重量都不能很大，船上携带的燃料和生活用品都是有限的，因此飞船每次只能乘载2～3名航天员，在太空中的停留时间也只能是短短的几天。
在20世纪60年代至80年代，前苏联和美国都研制了好几种宇宙飞船，把航天员送上了地球上空甚至到达月球。现在，俄罗斯的“联盟号”宇宙飞船仍在服役使用。
再说说航天飞机。航天飞机的外形类似普通大型飞机，由机头、机身、机尾及两个三角机翼、垂直尾翼构成。机头是航天飞机的驾驶舱，航天员在这里控制飞机的飞行。机身是飞机的大货舱，有一节火车厢那样大，可装20～30吨的货物，机械手可伸到15米远的地方，把十几吨的卫星抛入太空，或把在太空有故障的卫星捉住，送入货舱。机尾是航天飞机的主发动机。它们两侧有两个对称细长的固体燃料助推器，下方还有一个巨大的楔形推进剂外储箱。航天飞机垂直发射起飞，上升到一定高度以后，将使用过的助推器和外储箱卸掉，靠主发动机进入近地轨道。完成任务后重返大气层，像飞机一样滑翔到预定的机场。助推器坠落在洋面上，可回收再用20次。而航天飞机返回地面后，经过检修也可重复使用100次。
从1981年至今，美国已有五架航天飞机在太空遨游，完成了95架次的飞行。它的每次航行，最多可载8名航天员在太空呆上7～30天。
通过对宇宙飞船和航天飞机的简单介绍，我们可以知道，宇宙飞船是一次性使用的，乘员少而且飞行时间短；而航天飞机是可重复使用的，与宇宙飞船相比，乘员更多，而且在太空中的时间更长，因此可以在太空中干更多的事情。
能发射和回收卫星的航天飞机
航天飞机有好些用途，其中发射和回收卫星，是它的重要使命。
太空中有成百上千颗人造卫星，时刻在为人类服务。但要把卫星送入太空，不是一件容易的事情，通常是采用多级运载火箭来发射。制造一枚运载火箭，从试验研究、设计制造到装配发射，不但要花很长的时间，还要耗费大量的人力、物力和财力。一枚大型运载火箭，价值都在几千万美元以上。不过最为遗憾的是，运载火箭只是一种一次性使用的工具。一旦把卫星送入轨道后，它自身的一部分会变成“太空垃圾”长留太空，其余部分则坠入大气层化为灰烬。要发射一颗卫星，就要制造一枚火箭，有时为保险，还要制造备用火箭。这需要多大的代价呀！因此，就是一些富有的航天大国也不堪负担，时时去寻找新的出路。
航天飞机的出现，为卫星发射新辟了路径。因为它运行在近地185～1100千米的轨道上，那里几乎没有重力，因而施放卫星只需要比地面上小得多的推力就行了。加上航天飞机有高达30吨的运载能力，完全可以把各种大小的卫星先装入机舱，再带到太空中去发射。这就好比把地面的卫星发射场，搬到了太空中的航天飞机上。卫星从航天飞机弹射出来后，再让卫星上的发动机点火工作，将卫星送入预定的位置。
科学家曾算过一笔账，由于航天飞机可以多次重复使用，用航天飞机发射卫星的费用，还不到用火箭发射的一半，你看这多划算。
同样的道理，航天飞机也可以在低地球轨道捕捉和修理失效的卫星。太空中那些昂贵的卫星，有时也会突然损坏，或未能进入预定轨道，或因“服役”期满而停止工作。那些因某个零部件损坏而“短命”的卫星，如让其在太空中“流浪”，真是极大的浪费。此时，航天飞机利用机动飞行，去接近卫星，实行“上门服务”，就地“诊断修理”。有些卫星实在无法修理，就带回地面“住院治疗”。这些“绝活”，绝非是运载火箭所能干得了的。
