載人航天是集國家政治、軍事、科技實力為一體的高難度系統工程。要真正把人送入太空乃至使人長時期在太空生活，必須要突破三大技術難題。 第一個難題是，研製出推力足夠大，可靠性極端好的運載工具。
前蘇聯發射東方號、上升號、聯盟號等載人飛船的運載火箭都是運載能力5噸以上，而且在發射中極少發生事故的優秀運載工具。為了確保發射時萬無一失，運載火箭及飛船的關鍵部件必須是雙備份或三備份，火箭、飛船在上天前，必須經過一系列極嚴格的地面測試和模擬飛行，直到沒有一絲隱患才能放行上天。
專家說，由於對可靠性的重視，實際上，與航海、航空及陸上各種交通運輸工具比較，航天器的活動有著最好的安全記錄。 第二個難題是，獲得空間環境對人體影響的足夠資訊，瞭解人體所能承受的極限條件並找到防護措施。
空間環境與陸地環境有著天壤之別。太空中高度真空，沒有氧氣沒有水，如果沒有任何保護，人體暴露在這樣的環境裡，不消一分鐘，就會由於身體內外的巨大壓差而爆炸，體液會迅速沸騰汽化。太空中溫差極大，由於沒有空氣對流，航天器朝陽面溫度可達100℃以上，而背陰面則會在-100℃以下，在遠離地球的深空中，溫度則達到人體根本無法耐受的-273℃。太空中還充滿了有害的宇宙輻射。
另外，太空失重環境，特別是飛船上升、返回階段的加速度和減速度會使人體發生平衡功能紊亂、體內組織位移、肌肉萎縮、骨質脫鈣等病變。要在這種環境裡保證人的生存，就必須研製出密封的防輻射飛船，飛船中要配備能供人正常生活的空氣、水、溫度等基本生命保障條件。同時還要為宇航員裝備上宇航服，一旦宇航員要走出飛船座艙到太空中工作，所有的生命保障系統便全由宇航服提供。在載人航天實踐中，蘇/俄研製出了東方號、上升號、聯盟號三代載人飛船，美國也成功使用了水星號、雙子星座號和阿波羅號三代載人飛船以及太空梭。 第三個難題是，可靠的救生技術及安全返回技術。 載人航天與不載人航天最大的區別就在於救生技術的應用和安全返回的絕對可靠。
載人航天的救生裝置有彈射座椅、逃逸塔、分離座艙和載人機動裝置等。它們在飛行的不同高度發揮各自的作用。一般來說，飛行高度在10公里左右時，宇航員可以採用彈射座椅的方式彈出發生危險的航天器，跳傘救生。也可以啟動逃逸塔，讓逃逸塔拉著飛船甩掉出毛病的火箭另行降落救生。如果火箭高空發生問題，宇航員跳傘不行了，逃逸塔已按飛行程式拋掉了，則只有採取分離飛船座艙的辦法，讓飛船座艙自己返回救生。飛船入軌後，一旦自身遭到損壞或宇航員生病，需營救時，那麼只有暫時採用船上救生裝置等待地面發射飛船救生的辦法。
飛船的安全返回也不容易，它需要啟動反推火箭減速、調姿、進入返回軌道等技術，還要闖過三道“鬼門關”：
一是過載關，飛船高速進入稠密大氣層時會產生巨大的衝擊過載，就像飛機撞山一般；
二是火焰關，飛船返回與空氣的劇烈摩擦會產生幾千度的高溫，沒有防護，鋼筋鐵骨也會化為灰燼；
三是撞擊關，飛船降落儘管有降落傘，但它的降落速度仍達每秒14米，不採取措施，就是壯漢也會被摔死。
此外，落點的精度也是大問題，前蘇聯的一艘飛船返回時出現落點偏差，結果營救人員找不到宇航員，而宇航員卻被困在冰天雪地的森林裡差點凍死。
載人航天是集國家政治、軍事、科技實力為一體的高難度系統工程。要真正把人送入太空乃至使人長時期在太空生活，必須要突破三大技術難題。 第一個難題是，研製出推力足夠大，可靠性極端好的運載工具。
前蘇聯發射東方號、上升號、聯盟號等載人飛船的運載火箭都是運載能力5噸以上，而且在發射中極少發生事故的優秀運載工具。為了確保發射時萬無一失，運載火箭及飛船的關鍵部件必須是雙備份或三備份，火箭、飛船在上天前，必須經過一系列極嚴格的地面測試和模擬飛行，直到沒有一絲隱患才能放行上天。
專家說，由於對可靠性的重視，實際上，與航海、航空及陸上各種交通運輸工具比較，航天器的活動有著最好的安全記錄。 第二個難題是，獲得空間環境對人體影響的足夠資訊，瞭解人體所能承受的極限條件並找到防護措施。
空間環境與陸地環境有著天壤之別。太空中高度真空，沒有氧氣沒有水，如果沒有任何保護，人體暴露在這樣的環境裡，不消一分鐘，就會由於身體內外的巨大壓差而爆炸，體液會迅速沸騰汽化。太空中溫差極大，由於沒有空氣對流，航天器朝陽面溫度可達100℃以上，而背陰面則會在-100℃以下，在遠離地球的深空中，溫度則達到人體根本無法耐受的-273℃。太空中還充滿了有害的宇宙輻射。
另外，太空失重環境，特別是飛船上升、返回階段的加速度和減速度會使人體發生平衡功能紊亂、體內組織位移、肌肉萎縮、骨質脫鈣等病變。要在這種環境裡保證人的生存，就必須研製出密封的防輻射飛船，飛船中要配備能供人正常生活的空氣、水、溫度等基本生命保障條件。同時還要為宇航員裝備上宇航服，一旦宇航員要走出飛船座艙到太空中工作，所有的生命保障系統便全由宇航服提供。在載人航天實踐中，蘇/俄研製出了東方號、上升號、聯盟號三代載人飛船，美國也成功使用了水星號、雙子星座號和阿波羅號三代載人飛船以及太空梭。 第三個難題是，可靠的救生技術及安全返回技術。 載人航天與不載人航天最大的區別就在於救生技術的應用和安全返回的絕對可靠。
載人航天的救生裝置有彈射座椅、逃逸塔、分離座艙和載人機動裝置等。它們在飛行的不同高度發揮各自的作用。一般來說，飛行高度在10公里左右時，宇航員可以採用彈射座椅的方式彈出發生危險的航天器，跳傘救生。也可以啟動逃逸塔，讓逃逸塔拉著飛船甩掉出毛病的火箭另行降落救生。如果火箭高空發生問題，宇航員跳傘不行了，逃逸塔已按飛行程式拋掉了，則只有採取分離飛船座艙的辦法，讓飛船座艙自己返回救生。飛船入軌後，一旦自身遭到損壞或宇航員生病，需營救時，那麼只有暫時採用船上救生裝置等待地面發射飛船救生的辦法。
飛船的安全返回也不容易，它需要啟動反推火箭減速、調姿、進入返回軌道等技術，還要闖過三道“鬼門關”：
一是過載關，飛船高速進入稠密大氣層時會產生巨大的衝擊過載，就像飛機撞山一般；
二是火焰關，飛船返回與空氣的劇烈摩擦會產生幾千度的高溫，沒有防護，鋼筋鐵骨也會化為灰燼；
三是撞擊關，飛船降落儘管有降落傘，但它的降落速度仍達每秒14米，不採取措施，就是壯漢也會被摔死。
此外，落點的精度也是大問題，前蘇聯的一艘飛船返回時出現落點偏差，結果營救人員找不到宇航員，而宇航員卻被困在冰天雪地的森林裡差點凍死。