航天科技人员在实践中发现，载人飞船实际上只是一种能乘人的人造卫星。它的内部空间狭窄，很难放开手脚开展大型科学实验活动。而且所载的生活用品很有限，所以人在太空不能呆很长时间。为使人类在太空中有一个活动基地，许多专家最后终于研究出一种较为理想且切实可行的方案，即发射由轨道工作舱、压力生活舱、后勤服务舱、专用设备舱、气闸舱、对接舱和太阳电池板等组成的大型空间结构。它如同一艘不落的航天母舰，可供多名航天员巡访、长期居住和工作。人们把这种航天器定名为空间站。
空间站的构想在20世纪60年代一经提出，就引起当时美苏两个航天大国的兴趣，因为他们均希望：通过建立空间站来控制太空，从而控制地球利用空间站能长期载人的优势可进一步研究地球环境和宇宙空间，并开发太阳系通过空间站可实现空间工业化生产，获取许多地球上很难或根本无法得到的产品，航天员可在其上组装和维修各类航天器可作为中转站把航天员送到外星上它又是理想的军事观察站和指挥所及武器试验场。
世界各国在航天站的发展过程中，各走各的路。前苏联从飞船到航天站、美国从飞船到航天飞机，再到永久性航天站。欧洲则依靠美国“一步登天”。
前苏联的航天站至今已发展了三代，“礼炮”1～5号航天站属第一代，“礼炮”6～7号航天站属第二代，现在太空大显身手的“和平”号航天站是第三代的代表。
美国20世纪60年代末搞登月飞船，轰动全球，然而耗费巨资，实效不多。20世纪70年代初利用登月剩余物资拼凑了一个名叫“天空实验室”的航天站。之后在集中精力研制长百米，重百吨的大型永久性航天站。欧洲人虽然没有掌握返回卫星技术，也没有载人飞船，但是，他们很早就看出了航天站的实际效益和光辉前景。
迄今为止，各国人造卫星、载人飞船和各类宇宙探测器，由于受到外廓尺寸、起飞重量、工作空间、生活条件，以及能源供应等多重条件的制约，多数只能执行短期的几天至几个月，最多几年、单一的诸如通信、导航、气象、侦察和星空探测等航天任务。其中有不少是属于科学试验，包括航天器本身的验证性发射、特殊任务的特殊发射和随着技术不断发展促使的应用范围扩展的发射，而另有相当大的一部分则是由于航天器本身寿命到期或航天器功能所限不得不进行多重组网的发射。这样，就使得发射费用庞大、运载火箭坠毁、航天器本身被迫放弃，并造成太空垃圾骤然增多等多种损失，特别是经济损失巨大，使航天事业发展受到一定制约。航天飞机的发展，虽然已部分解决了重复使用和在轨道上执行发射任务的问题，但仍没有一个可靠的长期停靠的轨道空间站可供使用。这就需要发展一种能长期滞留轨道上、体积空间较大、可完成多重综合任务的巨型航天器。这正是空间站产生的内在原因。
空间站比一般航天器规模宏大、容积宽阔、配置设备多、能源供应足、机动动力大，不仅可装载更多的仪器设备和更多的航天乘员，执行多种综合任务，更重要的是它的长寿命，这是一个突出的特点。空间站能在轨道上运行5年、8年“礼炮6号”工作了5年，“礼炮7号”工作了8年，甚至更长的10年、20年、30年。只要能及时供应、维修、局部更新，就可以长期运行下去。而供宇航员工作、生活的必需条件犹如在地面一样，可使宇航员较长期驻站，也可定期不定期轮换。
空间站上配置多种专用仪器设备，可供宇航员进行多种工作，一人多事，或多人一事，根据工作需要，合理搭配组合。空间站上的宇航员能充分发挥人的独特功能，可根据视觉、触觉等直观观察，准确判断所需考察的各种现象，遇有意外情况也能及时正确处理。一句话，可以发挥人的主观思维能力，完成机器不能替代的工作，在轨道上进行各种操作，实时处理各种信息，以及与地面站及时进行通信联络，沟通情况等。
空间站的仪器设备可供长期反复使用，有了故障可及时修理、更换，充分发挥其长效作用。空间站的运行轨道可利用自身的机动动力系统及时调整，保证在预定的或需要变动的轨道上长期运行。空间站上工作、生活的必需品、原材料、加工的产品和考察、侦察的音像资料等各种物资，只需少量的载人、货运、飞船或航天飞机往返运输，就可以保证空间站长期运行下去。
因此，说空间站是天上人间，就意味着它应具有如下7种设施功能：一是轨道实验室，配备完备的各种实验设备条件；二是长期观察台，具有各种光学、雷达、无线电、红外、激光等观测和侦察设备；三是物资贮藏库，能存放、周转各种物资；四是生产装配车间，具有可进行各种太空产品生产的条件；五是空间转运港，包括物资、设备、航天器和人员转运，犹如一个地面上的中转站一样；六是生活宾馆，能为宇航员提供正常的犹如地面高级宾馆一样的生活条件，不仅具备衣、食、住、行的各种条件，还有足够的活动空间和设施供宇航员休息、娱乐、锻炼身体等设施七是空间站自身生存力，包括保持轨道运行、防护自救等设施。
如用上述条件来衡量，已经进入太空的空间站，有的部分地达到上述要求，或说基本具备，有的则相差甚远，既无法保证其长寿命，也无法提供足够的工作、生活条件。因此，只能说是一种理想空间站的雏形，真正条件较好的唯一一座就要属“和平1号”了。
人造地球卫星发射成功，是人类进入空间时代的标志，而空间站的实现，则是空间站时代的开始。那么，什么叫空间站时代呢？
美国宇航局已经制订了可以供50人或100人乘坐的半永久性的大型空间站计划。如果这个计划果真实现，它将是人类进入空间时代以来，继阿波罗登月之后的又一个里程碑。这是因为，这样的空间站即使只有一个，它也足以完成美国、前苏联研制的各种实用卫星即通信卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、军事侦察卫星、天文观测卫星等所担负的全部使命。
如果在空间站上装配大型天文望远镜，就可以得到极为鲜明的天体和星云的照片与画像，而由此所得到的天文知识，将远远超过过去五千年的地面观测所积累的全部知识，这大大有助于探索宇宙的奥妙。
由于上述原因，前苏联很早就注意到了空间站的实用价值，并且于1971年6月发射了可以乘坐人的小型空间站“礼炮1号”，可惜在返回地面的旅途中，飞船漏气造成了无可补救的严重事故，宇航员全部丧生。
不久美国发射的“天空实验室”，破天荒地取得了巨大成功，从而揭开了真正的空间站时代。当然，“天空实验室”的发射和旅行，也不是一帆风顺的。1973年5月1日从“肯尼迪空间中心”发射了“土星5号”火箭。而火箭头部的“天空实验室”，就是由第三级火箭改制而成的。发射后10分，“天空实验室”进入高度为435千米，轨道倾角为50度的圆形轨道。
但是，话还得说回来，在发射后的63秒“天空实验室”发生了事故，涂有防热层的微流星防护罩，由于提前打开而被强劲的高速气流无情地撕毁了，并且将一块太阳能电池板吹到九霄云外去了，剩下的一块又被防护罩碎片紧紧地缠住，致使无法打开，结果实验室不仅丧失了一半电力，也丧失了对太阳直射的防护能力，舱内温度直线上升，竟高达55摄氏度左右。
由于大难临头，美国不得不延期发射与“天空实验室”对接的“阿波罗”飞船，而制定切实可行的救急计划。5月25日上午9时，阿波罗飞船飞向宇宙太空。飞船上有三名宇航员，他们是经验丰富的指令长查尔斯·康拉尔德、医生约瑟夫·克尔温和保罗·韦茨。
这艘飞船由指令舱和服务舱两部分组成。飞船起飞后，首先进入近地点为150千米、远地点为230千米的低椭圆轨道，随后服务舱的火箭发动机点火，飞船和飞行在高轨道上的“天空实验室”靠拢、对接，于是三名宇航员立刻开始了紧张的活动。
首先宇航员从“天空实验室”的观测窗口将遮阳伞伸到窗外，伞自动打开遮挡阳光，后来又架设了遮阳的顶篷。劳动换来了成果，5月27日，“天空实验室”内的温度，终于降了下来，宇航员可以在里面生活和居住了。6月8日指令长勇敢地爬出舱外，用工具切除了缠绕在电池板上的防护罩碎片，使剩下的一块太阳能电池板开始工作。至此“天空实验室”的营救工作宣告成功了。发生事故，当然是大不幸，但它却告诉人们：惊险而复杂的修理工作，在茫茫的太空中也是可以进行的。
三名宇航员作为“天空实验室”的第一批主人，在上面逗留了28天又50分钟，于6月23日离开“天空实验室”，乘着阿波罗飞船安全地返回了人类的故乡——地球。
接着7月28日由阿朗·比恩指令长、奥恩·加利奥特和贾克·鲁斯马组成的第二批宇航员，乘飞船顺利到达“天空实验室”，在宇宙太空生活了59天。
第三批去“天空实验室”的光荣使者，是指令长吉拉尔德·加、威利阿姆·波格和埃德瓦德·吉布逊，他们从1973年11月16日乘兴而去，至1974年2月8日凯旋归来，在宇宙太空度过了颇有意义的84天，他们还在太空迎来了新的一年。
如前所述，“天空实验室”是由“土星5号”火箭的第三级改造而成，因此它的大小也与“土星5号”火箭等量齐观，长17.8米，直径6.6米，重88吨。当它和阿波罗飞船实现对接时，全长为36米。“天空实验室”的主舱长15米，内部空间300多立方米，这相当于一间100平方米的会议室，作为空间站能有这样大的房间，是蔚为壮观的。舱内又分为上下两层，上层为工作区，下层是生活区。在上层安装着实验设备、水箱和库房，在下层有厨房、卧室、盥洗间、厕所、浴室乃至垃圾桶等，真可谓考虑周密，应有尽有。在工作区和生活区中间有网格形地板相隔，在楼板中央开有一个洞代为楼梯。宇航员上下楼既不用电梯，也用不着费劲地上下走动，要想上楼，只要稍一蹬足，就可以飞身而上，而用手轻轻地推一下天花板，他就能轻易地返回楼下，上楼下楼，来去自如。
三批宇航员在“天空实验室”总计长达171天的飞行中，争分夺秒地进行了多达90种的各类科学试验，其中包括太阳观测、地球资源勘察、空间技术、医学生物等许多学科。医学实验表明，人在长期失重的条件下，依然能够正常地生活和工作，这对于人类移居太空的大胆设想，是一个有力的支持。更为有趣的是，宇航员根据一位女大学生的建议，做了蜘蛛结网的实验，结果可爱的蜘蛛，在失重的环境里，还是结出了比较稀疏的网，这说明生物有生存于太空环境的能力。宇航员们还按预定计划，在宇宙太空进行了新材料、新工艺的研究，利用失重和高真空的特殊条件，冶炼了高质量的单晶硅、泡沫钢和其他一些合金。尤其使天文学家们羡慕的是，宇航员们还对75000年才能在地球上看到一次的科霍特彗星，进行了详细的观测。1974年2月最后一批宇航员满载而归之后，“天空实验室”就停止了工作，不再接待“客人”。从此以后，它就像无人照管的“孤儿”一样，在宇宙太空毫无目的地游荡了五年零五个月，于1979年7月1日葬身于南印度洋和澳大利亚西部，了却了它战功显赫的一生。
面对美国的成功，前苏联也不甘落后，奋起直追，它发射了六艘“礼炮”号空间站，其中1977年9月发射的“礼炮6号”，取得了大为可观的成果，甚至在某些方面超过了“天空实验室”。“礼炮6号”与“天空实验室”相比，就结构和规模而言，前者可谓稍逊风骚。“礼炮6号”长约16米，最大直径约4.2米，重量大约仅为“天空实验室”的1/5，内部空间也比较狭小，只及后者的1/3。它的基本部分是一个工作区和生活区合二而一的工作舱。舱内众多的科学试验设备和丰富多彩的生活设施，交错的排列在一起，整个舱内满满当当、严严实实，只在中间保留了一条很窄的通道。“礼炮6号”由三块太阳能电池板供电，总面积60平方米，发电量为4千瓦。
空间站与地面之间的运输工具是“联盟”号飞船，船上可以乘坐两名宇航员。“礼炮6号”自1977年9月发射，直至1979年8月，先后由15艘飞船，接送了七批共14名宇航员。站内人数最多时达到了4人。
美国的“天空实验室”上的宇航员，所需要的氧气、食物和水诸物，都在发射时一起携带，中途不再补充，这样三名宇航员只要在上面工作半年，全部给养就会消耗个一干二净。而“礼炮6号”与此相比，它能不断用“进步”号无人飞船运货上天，补充给养，所以宇航员能够在上面生活较长的时间。比如1978年进站的两批宇航员，在上面分别生活了96天和140天，而1979年2月26日飞天的两名宇航员，在“礼炮6号”上生活了175天，这远远超过了美国宇航员在“天空实验室”生活84天的最高纪录。“礼炮6号”配有变轨发动机，它的作用是，当空间站在运行过程中，因空气阻力而降低了轨道时，能使空间站的轨道提高，保证长期运行，不致陨落。据称，“礼炮6号”预计在宇宙太空工作5年，宇航员在上面生活的时间，将延长到半年的大关。我们当然应当密切注视着它所取得的每一项进展。
世界航天技术的发展，使人们进一步认识到太空将是人类生存的第四大自然环境。人们通过进入太空的实地考察，更加深入地理解和亲身感知到，太空具有地球大陆、海洋和稠密大气层三大自然环境所无可比拟的微重力、高洁净、高真空、大视野的独特自然环境。利用这个独特的自然环境从事各种实践活动，必将带动和推进各个高技术领域的迅猛发展，带来巨大的经济、社会和军事效益。因此，在发射人造地球卫星和载人飞船以及载人登月之后，前苏联、美国、西欧等国都先后发展了这种可长期滞留太空，进行各种生产、生活和科学试验的载人空间站。
自从1971年前苏联发射第一个“礼炮”号空间站以来，全世界已有10座空间站进入太空，其中前苏联8座“礼炮”1～5号为第一代，6～7号为第二代，第三代是“和平1号”，美国1座“天空实验室1号”，西欧1座“空间实验室1号”。1992年只剩下一座“和平”1号仍在太空运行。实际上这10座空间站因技术水平不够，还远不能称为“永久性”航天站。
在这几十年间，空间站在太空运行中进行了大量科学实验，取得了多方面的科研成果和经济、技术、军事效益，引起人们的高度重视。有条件的国家都在进一步抓紧研究、论证、试验和研制工作。从总体上看，这种处于极重要地位的特大型航天器，将是新一代“天骄”，成为进入21世纪的新航天器。