載人航天飛船，從實質上說就是載人的衛星。和衛星相比，它的外形較簡單，有球形、圓錐形等，但重量較大；衛星的外形則多種多樣和不規則，重量比飛船輕許多。 載人航天飛船既是人造衛星，它就有和衛星相同的系統，除結構、能源、姿態控制、溫度控制外，還有遙控、遙測、通訊、信標跟蹤等無線電系統，以保證與地面的通訊聯絡、控制指令的傳遞、遙測資訊的傳輸、資料引數的傳送等。 載人航天飛船的特點是有人，因此就有與衛星不同的系統，包括應急營救、返回、生命保障等系統。具有交會、對接和機動飛行能力的載人航天飛船，一般還設有交會雷達、計算機和變軌發動機等裝置。 例如，單就需要返回地面的載人航天飛船來說，其結構比一般不返回地球的衛星複雜得多，首先要對付氣動加熱造成的燒蝕，還要對微流星和宇宙射線進行防護等等。所謂氣動加熱，就是載人航天飛船開始返回時，由於離地高、速度大而具有相當大的動能和勢能，在它進入大氣層後，在空氣阻力的作用下急劇減速，飛船能量的絕大部分都轉化為熱能，如果這些熱量全部傳導給飛船，完全可把飛船化為灰燼，這就是氣動加熱問題。載人飛船的結構設計必須解決這個問題。合理選擇飛船返回艙的氣動外形，可使它在再入過程中所產生熱量的80％左右擴散到四周的大氣裡；剩下20％左右的熱量，則必須採取可靠的防熱措施加以解決。 又如，載人飛船上的生命保障系統是另一個十分重要的技術問題，它不僅複雜，而且必須絕對可靠。船艙要氣密，艙內的溫度和大氣壓力要適合人的生命需要，控制要求極高。在載人飛船中要造成一個與地球相似的微小氣候，首先要模擬大氣的混合比例，用灌裝氣體或電解供氧辦法使航天員的座艙中氮佔80％，氧佔20％，保障每個航天員每天所需的576～930克氧；而對他們每人每天撥出的約1000克二氧化碳，則採取用分子篩吸附的方法，控制其濃度不大於1％。調節飛船座艙溫度溼度，也十分重要，座艙的熱源，有13來自人體，通常每人每天大約產生75千卡～150千卡；來自太陽輻射和各種電子儀器的熱量也各佔13。座艙除對殼體採取隔熱措施外，還採用專門的熱交換器把多餘的熱量吸收和輻射出去，使相對溫度維持在18攝氏度～25攝氏度。人體每天的呼吸和出汗，排出水分約1?5升，在座艙內形成水蒸氣，故要採取冷凝和化學吸收的辦法，使溼度控制在60％～70％。由於座艙狹小和密封，而人體代謝物達400多種，易造成艙室汙染；在失重狀態下，氣體對流消失，熱平衡難於維持等一系列問題，都需要在飛船上很好解決。 載人航天飛船在航天飛行中，可研究各種特殊因素對人體的影響和相應的防護措施，以及人在航天環境中長期生存所必需的條件和裝置等問題。 在飛船急劇升空時，人體重量會相應增加而產生超重；飛船返回地球時，必須制動，速度急劇降低，也會產生反方向的超重；飛船進入繞地軌道後，它就在某種程度上擺脫地球引力的作用，這時人體就失去重量，進入失重狀態。超重和失重對人體各個器官都會產生生理影響。因此，載人航天飛船進入軌道飛行並安全返回地面時，可以研究人在空間飛行過程中的反應和能力，研究航天員如何才能經得住起飛、軌道飛行以及再入大氣層重力變化的影響。在科學上應用載人航天飛船，可以進行生物、醫學、天文、物理研究和天體觀測；可以進行各種空間科學試驗以及進行地球自然資源勘測等等。 目前，世界上發展載人航天飛船、並完全掌握這種載人空間技術的國家，有美國、俄羅斯和中國。此外，歐洲和日本正在積極準備發展載人航天飛船。估計不久的未來，掌握載人航天技術的國家會漸漸地多起來。 40多年來，已經實現的載人航天計劃有：前蘇聯先後發展的“東方”號、“上升”號、“聯盟”號以及“禮炮”號、“和平”號等載人空間計劃；美國先後發展的“水星”、“雙子星座”、“阿波羅”、“天空實驗室”和太空梭等載人空間計劃；中國的“神舟”系列載人飛船航天計劃。