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出舱前的准备
由于气体在液体中有一定的溶解性，所以人体组织和体液中都融有一定气体。人在进入低压环境时，人体组织和体液中溶解的气体就会分离出来，在血管内形成气泡，如果气泡过大过多会压迫人体内部的组织，使某些组织受损，或在血管内形成气栓堵塞血管，这样就引发各种病症，航天医学中称之为减压病。
体内产生的气泡的气体，主要是溶解在体液组织里的氮气。人从呼吸中吸入的气体是外界空气，它的主要成分是氮气，其次是氧和二氧化碳。氧和二氧化碳在血液中绝大部分（99％以上）与血红蛋白的缓冲物质分别作化学结合，只有很少一部分（不足1％）呈物理性溶解。而氮气不仅不能被身体分解，而且在血液和组织液中溶解度较高，所以它就成为产生气泡的主要气体。而这些氮气在人体中不会迅速的通过血液带到肺部排出体外，因而容易形成气泡，出现减压病。
这种情况之下，航天员在减压前，预先都要吸进纯氧，即在纯氧环境中停留一定时间（2～4小时），使体内氮气释放出来，这个过程称为吸氧排氮。一般在纯氧环境中吸氧排氮4小时后，大体上可以使人体内的95％以上溶解的氮清除掉，这样就大大减少发生减压病的机会。
另一种压力制度是舱内保持1/3的大气压力，舱内气体是纯氧。美国的水星号、双子星座、阿波罗飞船，都是使用这种压力制度。这种压力制度使得舱压的调节相对简单，而且由于舱体内外压差较小，使得舱内气体的泄露量小，同时在穿着低压航天服前不需要吸氧排氮（仅在发射前吸氧排氮3小时）。但是人体长时间呼吸纯氧会抑制红细胞的生长，对眼鼻有刺激作用。更为严重的是舱内纯氧容易引起火灾，因为许多在氧氮混合条件下不易燃的材料在纯氧条件下会变得易燃。
1967年1月27日，阿波罗1号在作登月舱充纯氧试验时，因电线碰擦引起大火，当营救人员打开舱门，三个最优秀的航天员都已被燃烧所产生的剧毒气体熏死了。随后“阿波罗”飞船作了改进，发射时采用1/3大气压的60％氧和40％氮的混合气，入轨后仍用100％氧气。但这大大增加了设计难度，因为要采用同时控制两种气体的压强和比率的设备，仅此登月舱就增加了一吨的重量。
在密闭座舱中，为了不断补充人体消耗和座舱泄露的气体，维持舱内压力平衡，舱内备有氧、氮气体储存系统。氧、氮气体储存方式一般有三种。一种是将其作为高压气态保存，短期载人航天器一般用这种方法。第二种是采用液化的方法，将氧和氮置于低温之下，使其成为液态进行储存，这种方式结构紧凑，重量轻。第三种实际上是利用碱金属超氧化物经过一系列反应产生氧气，这种方式常称为化学贮存方式。氧气产量的多少常通过舱内的水气含量和二氧化碳含量来控制。
载人航天时舱内温度如不加控制，会逐渐升高。使座舱温度升高的原因有很多，航天员的人体代谢过程会产生热，舱内的仪表设备运行的时候会产生热，飞船上升、返回时传入舱内的气动力产生的热以及飞船运行时太阳辐射传入舱内的热，这些原因都会使舱温升高。载人航天器都配备有完善的温度控制系统，使舱内温度始终控制在人感到舒服的范围内。温度控制的方法基于防止、减少外界热传入和积极地将舱内产生的废热排出舱外的思想。
常用的一种散热方法是水蒸发法。在真空的环境下，水在～摄氏度的低温可以沸腾形成蒸气，水蒸发时会吸收大量的热量。因此可将水输入到热交换器，通过低温蒸发，便将热排出舱外。短时间飞行常用这种方法。而长时间飞行可用升华器、辐射器方法散热。
航天员呼出的气体和排除的汗液都含有一定量的水蒸气，如果不采取措施将这些水蒸气清除的话，航天员会因为环境湿度太大而感觉不舒服，而且过高的湿度对舱内的仪表设备运行也是不利的。飞船中常用的去湿方法是采用分子筛材料吸附舱内空气中的水蒸气，然后在真空条件下解析去湿。
除了水蒸气载人航天器内还有人体代谢产生的有害物质，特别是蛋白质代谢分解的有害产物，再加上舱内设备中非金属材料的挥发物。这些物质对航天员的影响不只是舒服与否，更重要的是它们作为一种污染源，有可能影响航天员的身体健康。尤其是人体代谢产生的有害物质危害更大，如呼吸时排出的二氧化碳、一氧化碳、甲醇、挥发性脂肪酸等；胃肠道排出的有害物质甲烷、硫化氢、甲硫醇、吲哚等；出汗时汗液中的有害挥发物胺、氨、苯酸等。
为什么我们在地球上不必担心这些有害物质？生活在地球上的人，其居住环境中一般都有门窗与外界相通，这些有害物质不断地排出室外，与周围大气相混合，不会影响人体健康。而在密闭舱中就不同了，如一个不吸烟的青年人，一昼夜可排放出一氧化碳10毫克，而一个航天员在密闭舱平均占有一个立方多的空间，生活一昼夜产生的一氧化碳即可达到对人体有害的程度。
在航天器中要尽量减少这些物质，消除污染。人体排出的代谢产物是难以避免的，但座舱内非金属材料的分解产物，在一定程度上是可以控制或减少的，这一般是通过选用一些挥发物少的非金属材料作为航天材料。如美国的“阿波罗”飞船选材时，对所有备选的非金属材料进行有害物质排放量测量试验，淘汰那些排放量超标的材料。
对于无法避免的污染物，一般采用吸收、过滤、催化等方法进行消除。如人体代谢的重要产物二氧化碳，常采用吸收剂或分子筛进行消除，微量污染物，如汗液及座舱材料挥发物可采用活性炭进行吸附消除，但对于分子小、沸点低的污染物如一氧化碳、甲烷等不易吸收，可以采用催化燃烧的方法消除。
水对有生命的生物体是极为重要的。生活在宇宙空间的航天员，也需要供给生活用水和饮食用水。载人航天器内的供水系统是采用多种方法解决的。航行时间短的，一般采用储水器从地面携带净水到太空。储水器采用橡胶囊或金属风箱式可折叠水箱，囊内充有一定量的氮，在失重条件下增加囊内压力，水即可排出，且储水方式简单易行。水箱的容积与航天时间长短、人数多少、飞船载重量等相适应。氢氧燃料电池产生的水也是供水的一种，这种水经过冷却，温度下降到18~24℃，再经过消毒器消毒、净化后送入储水箱。
载人航天器在太空飞行时，水处于失重状态，不会自行从水箱中流出，因此供水的水箱都装有增压装置，加压后水即可流出。
在类似空间站这种长期的载人航天器，除了地面上定期送水，但这样做是非常不经济的。而且如果由于某种原因水不能及时送到，那航天员的生命就会出现危机。所以在这种航天器上，水是由它自己“生产”的。
我们知道地球上的水是在不停地循环着。海洋中的水被蒸发到空气中形成云，云又转换为雨降落到地面上，雨水汇集成河流最后又回到海洋。在这个循环过程中自然界的微生物和土壤起着对地面上的水进行净化的作用。航天器内“生产”水的过程正是模拟这么一个过程。水的来源是航天器中一切可以收集到的水，经过净化器的处理成为了航天员的生活用水。
当你在航天器中喝水时，千万不要去想水的来源。因为这些水是从航天器中各个地方收集而来的，包括燃料电池产生的冷凝水、洗漱用水甚至排尿以及上面提到的水蒸气等。如果仔细收集，基本可以实现航天器的自给自足。这也许听起来比较恶心，但是事实上，经过空间站的净化处理器后的水，可能要比地球上我们多数人喝的水都要干净。
在回过头来看看水循环系统，并不是单独存在的，它与其他系统的也有着联系，正如地球环境一样，水的循环与大气、生物有着千丝万缕的联系。从载人航天器的发展来看，生命保障系统的设计正力求模拟地球上的环境，因此未来的载人航天器，比如永久性空间站，就成为太空中另一个“地球”。
航天员的工作
在载人航天的初期，如东方号和水星号飞船，其目标主要是验证人在空间的生存能力，航天员在座舱中只是作为一个观察者和备份的操纵者。到上升号实现了人类的第一次太空行走，以及双子星计划地完成，人们已经初步认识太空环境对人类的影响，具备了在太空进行活动的经验。到此时航天员才开始他们在太空真正的任务，而不再是载人航天器里的“乘客”。
工作内容
今天，航天员必须在空间完成复杂的舱内和舱外活动以及高度智能化的空间科学研究和试验任务。当然所有这些工作的前提是航天器的正常运行，所以在飞行过程中航天员要与自动化系统合理分工，完成对航天器的监视、操作、控制和通信等任务以保证航天器的正常运行。这种任务最早在联盟飞船的研制中已经开始执行，由于需要完成各种会合和对接任务，必然需要航天员对飞船的操纵。
到阿波罗计划，这种任务更加明显了。大量的任务都需要航天员来对飞船进行操纵，尤其在某些阶段，飞船无法从地面获得任何引导，所以只有依靠航天员去完成任务。比如阿波罗11号登月时，登月舱按自动制导仪的指示准备登上月面，在即将着陆的时候指令长内尔·阿姆斯特朗发现预定着陆点有一个大深坑，于是两名航天员采取紧急措施在距月面只有600米高度时，操纵登月舱避开大坑，并安全的降落在月面“静海”的一角。如果说没有航天员的灵活机动，那这次任务很可能不会实现。
“静海”：1967年底，美国航空航天局确定的适宜的登月着陆点之一，当时进行了反复的选择和测绘，筛选出有希望的地点有静海两处，中央湾一处，风暴洋两处，共5处。
伴随着登月计划的实施，航天员的另一项工作也开始进行，即科学研究和试验。阿波罗飞船的6次登月中，大部分航天员在月球上所进行的工作其实是野外地质考察。他们在月表进行了大量的试验，并取回了月球样本进行分析，深入考察了月球的地形、地貌，并研究了月球的地质情况。
在这之后不管是航天飞机计划，还是的空间站计划，科学研究和试验任务成为飞行的一个主题，而对航天器的驾驶，逐渐成为太空中开展工作的一个保证。就好比各行各业都在使用计算机，但具体让计算机干什么就根据需要来决定了。航天员每次飞行都要根据任务的要求，在太空中完成规定的空间科学研究、试验和探险任务，以便获得新的知识、新的认识和新的数据。此时，随着载人航天的发展，航天员内部的分工也开始明确，有了专门的驾驶员和专门的科学研究人员。
除此外由于航天器的发展，在太空中对各种航天器进行维修、检修和装配也是必须完成的工作内容。尤其对于复杂的航天器和复杂的飞行任务，这项任务显得格外重要。例如美国曾经在1993年派遣7名航天员乘坐奋进号航天飞机进入太空，对哈勃（Hubble）望远镜进行了修理。现在正在进行的国际空间站建设当然也是航天员的工作内容。
个人装备
虽然航天员在执行太空任务时有航天器的密闭环境来保证其安全，但是由于任务的复杂性，往往需要航天员出舱活动。因此航天工程师设计了航天服来保障太空中人员的安全。航天服的研制大约始于50年代中期，是在航空高空飞行压力服的基础上发展起来的。1961年4月12日由苏联航天员尤里·加加林在航天飞行中首先使用。
航天服是用于在航天飞行中为航天员抵御外界恶劣环境的危害，在人体周围创造必要的大气压力、气体成分、温度、湿度等生活环境和条件，并保证航天员具有一定的活动性和操作性的个人防护装备。
航天服一般由服装、头盔、手套和靴子组成。按服装内的压力，航天服可分为低压航天服和高压航天服。按其结构可分为软式、硬式和软硬结合式航天服。按其用途可分为弹射救身服、舱内航天服和舱外航天服。弹射救身服用于发射或返回过程中弹射救生时保证航天员的安全，在苏联东方号飞船上曾使用过。
每次飞行任务的开始和结束阶段——发射和返回时，由于飞行条件相对恶劣，航天器所受到的影响较大，所以航天员都要穿上一种航天服。一旦航天器出现故障不能保护航天员时，航天服会提供最后的生命保障。这种航天服由于只在舱内使用，所以称为舱内航天服。在轨道飞行中，如果座舱大气压力、气体控制失效，舱内航天服系统也可以作为应急救生手段。
这种舱内航天服具有良好的密封性，内部压力可以调节，并且可以通风、散热、排湿，有一定的强度。在充压时，具有一定的活动性能，能完成航天员必要的监视和操作任务，服装内具有简单实用的小便装置。在发射和返回过程中，由于舱内噪声值很高，但头盔的消声作用，使服装内的通话可以正常进行。头盔面窗还具有足够的视野、良好的光学性能及防雾措施。舱内航天服一般重10千克左右，加工制作十分复杂，环境要求十分严格，有上千道工序，因此造价十分昂贵，生产一套航天服约需数十万元人民币。
在进行舱外活动时，为保证航天员的生命安全，航天员会穿上更复杂的舱外航天服进入太空。早期的舱外航天服采用脐带与母船连接，由飞船上的生命保障设备维持服装内正常环境条件。现代的舱外航天服在背部直接装上便携式生命保障系统，形成一个独立的装置。具有良好活动性能的关节系统以及在主要系统故障情况下的应急供氧系统。它实际上可以看成为一个具有操作活动的最小载人航天器。目前美、俄两国使用的舱外航天服供一次舱外活动时间最长可达6…7小时。服装内的压力为低压制，在27 000…40 000帕斯卡范围内，采用纯氧环境。一套舱外航天服系统重量大约120千克，通常比一个健硕的人还要重许多。但是在太空中漫步，由于一切都处于失重状态，即便航天员穿上如此笨重的衣服照样可以轻松地行走。因其技术的高密集度，工艺复杂，目前，研制生产一件舱外航天服的价值达上千万美元。
太空中航天员的生活：科学的食谱
由于人在太空的生活环境，完全不同于地球表面的生活环境，所以在太空的衣食住行与地面也有明显的差异。而所有的不同几乎都来自于同一个原因——失重，航天员在太空的生活其实就是去适应失重。
科学的食谱
现在的航天食物和太空进食方式与地面上差不多，只不过由于失重，航天员可以只用嘴去吃浮在空中的东西，双手可以去干别的。而且为了防止食物产生碎屑，食物都略带粘性，可以粘在盘子中。但是早期的航天活动中，航天员的食品却没有这么好，它们被做成糊状，装在软管中，食用时像挤牙膏一样往嘴里挤。
对于短期和中期飞行，主要采用携带式食品。将食品在地面上制备好带到天上去，携带式航天食品按其在飞行任务中的用途，可分为食谱食品、储备食品和救生食品；按食品加工类型、使用方法和具体用途可分为复水饮料、热稳定食品、干燥食品、压缩干燥食品、中水分食品、调味品和自然型食品。除压缩干燥食品用于救生食品外，其余食品均属食谱食品。航天食品中还包括部分保健食品。
美国航天飞机的典型食谱
A餐B餐C餐
桃猪牛肉混合菜虾
烤牛肉土耳其香肠牛排
炒鸡蛋面包烩肉饭
薄饼可可桔子饮料维生素丸咖啡香蕉杏仁脆饼苹果饮料花椰菜鸡尾
水果布丁葡萄汁饮料冰淇淋
航天食品的包装要求，一是保证在失重情况下使用，二是重量轻体积小。一般有罐装（铝罐或双金属罐）、盒装（复水食品盒）和袋装（复水饮料袋、蒸煮袋、铝塑复合袋等）。
美国航天飞机使用的复水盒采用硅橡胶隔膜来防止加水后漏水，使加水操作更为方便可靠。苏联/俄罗斯使用的复水食品包装是软塑料袋，加工比较简单。美国航天飞机还使用复水软料袋，它的加水原理与复水食品盒相同。救生食品可采用软塑料内包装和硬塑料外包装。救生饮水可采用马口铁罐或塑料瓶包装。
对于长期载人飞行，特别是对于将来的火星探险和在月球上的长期居住，需要解决食品的生物再生技术，以减少食品的携带量和补给量。目前，美、俄各国正在加紧研究食品的生物再生技术。美国国家航天局艾姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“色拉机”，它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜色拉蔬菜。苏联也曾在“礼炮”7号空间站上进行种植洋葱、黄瓜、小萝卜等的实验，以供航天员食用。同时美、俄各国也在加紧研究在空间种植小麦、花生、大豆等粮食作物，实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。
美国天空实验室上的第二批乘员洛马斯等人在航天时带去了一些辛辣的调味品，希望借它来增加食欲，当他们在航天中食用这些辛辣的调味品时，觉得失去了原来的味道，大家觉得很奇怪。事后证明，这是人在宇宙中味觉失灵的缘故。
太空中航天员的生活：自由的睡眠
睡眠是人的生命活动中的重要组成部分，它和食物、水一样重要。人不能不睡觉，人在一生中有将近1/3的时间在睡觉，当然人与人之间有差异。宇宙飞行中的人，在没有重力、空间狭小、几个人轮班工作的载人航天器中睡眠，是与地面上不同的，而且十分有趣。
载人航天初期，航天器内空间狭小，航天员睡眠条件很差，只能在座椅上睡觉。为了防止无意中触及开关，睡眠时要把双手束在胸前。座舱内机器设备运转的噪声嘈杂，太空飞行又充满着危险，即使在睡眠中也要提防着意外事故。尤其单独驾驶飞船，更要随时和地面联络。所有这些因素，都使航天员的睡眠受到影响，他们不时被吵醒或惊醒。后来，随着载人航天器的空间增大，睡眠条件有了妀进，航天员可以在睡袋内伸直双腿睡觉了。
在太空睡眠最特殊的是睡觉姿势，这和地面上大不一样。失重时，当身体完全放松后，身体会自然形成一种弓状姿势�