据报道，由目标飞行器“天宫1”号以及“神8”、“神9”、“神10”三艘飞船组成的中国首个太空实验室，可能在2009年底前进入发射场，进行联合演练。通过“神7”成功发射，中国掌握了太空行走技术，这也令载人航天工程正式进入第二阶段——建立小型太空实验室。
目前中国太空实验室研发顺利，已完成初样设计，进入正样研发阶段。这一阶段的中国载人航天工程，主要将突破“交会对接”技术，目标飞行器将通过这一技术与多艘飞船组合成小型太空实验室。同时，从“天宫1”号到“神10”飞船，堪称中国载人航天史上最密集的发射，4个飞行器要保证在1年时间内全部升空。
中国航天的目标分为三大步，第一步是把人送上太空，这个目标在“神5”顺利升空时即已达成。第二步是继续突破载人航天的基本技术：多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接。第三步就是建立永久性的空间试验室，进行科学试验。“神7”升空，意味着三部曲中的第二音阶已然奏响，随后的“神8”到“神10”飞船将相继升空，以奇丽的太空之舞构筑起中国自己的“天宫”系列太空实验室。
我国将在2010年至2015年间发射“天宫1”号目标飞行器和“天宫2”号、“天宫3”号两个空间实验室，还将分别发射2艘无人飞船进行无人对接试验，然后再发射5艘飞船进行载人对接试验和载人驻留试验，预计在7年内连续发射7艘太空飞船。
在“神5”和“神6”的时候，我国的载人航天工程就有八大系统，对外宣称七大系统，只是正在研制中的空间实验室系统，没有参与此前的“神舟”系列。实际上关于“天宫”太空实验室的研制，早在“神舟6”号飞行期间就已经展开。在实现“太空行走”和交会对接技术之后，以空间实验室为平台的空间应用系统将发挥更大的作用。
有了自己的空间实验室甚至空间站，也就有了更多用于空间科学试验的空间，空间应用系统在载人航天工程中的比重也将随之增大。外太空处于真空和失重状态，而且没有大气的阻隔，太空中还有太阳电磁辐射和高能粒子辐射，这样的环境不适合人类居住，但却为人类提供了独特的试验环境。太空生命科学试验不仅可以进行植物育种、发明新的药物，而且在半导体、特种材料、天文学、对地观测等方面的好处更是不一而足。“神舟7”号飞船将进行固体润滑材料的外太空暴露试验，试验数据有助于改善润滑剂效能，应用于汽车还能达到节能减排的作用。因此，以“神7”为起点的空间站建设，将为科学研究带来更大的舞台。
近地轨道
近地轨道又称低地轨道、顺行轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道，一般高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道卫星离地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。多级火箭和“一箭多星”
要到太空中去，乘飞机是不行的，因为飞机的速度也不过每秒1千米左右。要想使飞船加速到每秒1千米以上，目前常采用火箭来完成这个任务。火箭自带燃料和助燃剂，即使到了真空地界，火箭照样可以工作。如果火箭在大气层中就达到79千米／秒这样的速度，那么，物体与空气摩擦产生的高热将把它烧成灰烬。所以，无论是人造卫星或是宇宙飞船，都得先以较低的速度穿出大气层，然后再加速到所需的速度。因为火箭所带的燃料是有限的，要想用单级火箭把卫星送上天是不可能的。后来，人们采用了多级火箭解决了这个矛盾。所谓多级火箭就是在大火箭上再装上数个更小点的火箭。起飞之后，大火箭先工作，到一定的速度时，它的燃料用完，便把一级火箭的壳体抛掉，这样一级一级地加速，并一级一级地抛掉壳体，最后将卫星送入轨道。
人类采用多级火箭技术，已发射了数以千计的人造卫星及载人飞船，并且还发射了许多星际探测器，对太阳系及其他行星进行了考察，取得了不少宝贵资料。
另外还有一种重要技术叫“一箭多星”。所谓“一箭多星”就是用一枚运载火箭同时发射多颗人造卫星的发射方式。大多用于将同一枚运载火箭中的多颗卫星送入基本相同的轨道上。在末级火箭发动机熄火之后，卫星一一分离，前后只相隔几秒钟的时间。只是由于各个卫星与火箭分离速度不同，它们的运行轨道才略有差异。如果需要把几颗卫星分别送入不同的运行轨道，那么末级火箭发动机就应有多次启动的能力。当第一颗卫星分离以后，末级火箭发动机再次点火工作，改变轨道。在发动机第二次熄火后，第二颗卫星分离……后面的卫星发射以此类推。
发射多颗卫星的运载火箭常常配置有专用的卫星安装支架。支架的下端与末级火箭连接，支架上可以同时安放几颗卫星。卫星的“座位”下有弹簧或顶杆机构，入轨时靠弹簧或杆机构将卫星推出。
中国航天“长征”运载火箭最早实现“一箭多星”的国家是美国。1960年美国用一枚火箭发射了两颗卫星，1961年又实现了“一箭三星”。前苏联曾经多次用一枚火箭将8颗卫星送入运行轨道。1981年，欧洲空间局的“阿丽亚娜”运载火箭，将一颗欧洲气象卫星和一颗印度实验通信卫星，同时送入地球同步轨道。我国于1981年9月20日也成功地将3颗科学实验卫星送入近地轨道，开始了一箭多星技术的研发。
为了提高火箭在宇宙航行中的飞行速度，科学家一直在寻找新的能源。1953年，一位德国科学家提出了光子火箭的设想。光子，就是构成光的粒子。当它从火箭的尾部喷出来的时候，就具有光的速度，每秒可以达到30万千米。如果用光子来作为火箭的推力，我们到达太阳的近邻——比邻星就只要4～5年的时间。
可是，光子火箭的设想还只是停留在理论上，制造它的困难在于它的结构。
我们已经知道，原子是物质化学变化中最小的微粒，原子又是由带正电的原子核和围绕原子核运动的带负电的电子组成的。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。质子、中子和电子还可以分成许多微小的粒子，如中微子、介子、超子等等。
科学家还发现，宇宙中还存在着和这些粒子对应的、电荷相等而符号相反的粒子，如带正电的“反电子”、带负电的“反质子”等，这些粒子被称为“反粒子”。科学家预言，在宇宙空间还存在着“反粒子”组成的“反物质”，当粒子与“反粒子”、物质和“反物质”相遇的时候，就会发生湮灭，同时就会产生大得惊人的能量：500克的粒子和500克的“反粒子”湮灭，所产生的能量就相当于1000千克铀核反应时释放的能量。
如果我们把宇宙中存在的丰富的氢收集起来，让它和其“反物质”在火箭发动机内湮灭，产生光子流，从喷管中喷出，从而推动火箭，这种火箭就是“光子火箭”，它将达到光的速度，以30万千米／秒的速度前进。
虽然湮灭得到的能量十分诱人，科学家在实验室里也已获得了各种“反粒子”，如“反氢”、“反氚”和“反氦”，但是它们瞬息即逝，无影无踪，按目前的科学技术水平，不可能将它们贮存起来，更难以用于推动火箭的飞行。
然而，科学家还是乐观地认为，光子火箭的理想一定会实现。他们设想，在未来的光子火箭里，最前面的是航天员工作和生活的座舱，中间是粒子和“反粒子”的贮存舱，最后面是一面巨大的凹面反射镜。粒子和“反粒子”在凹面镜的焦点处相遇湮灭，将全部的能量转换成光能，产生光子流。凹面镜反射光子流，推动火箭前进。
当然，在这样的光子火箭里，航天员的座舱必须有防辐射保护。否则，航天员的生命就会受到伤害。
可以反复使用的航天飞行器——航天飞机
正在升空的航天飞机航天飞机是一种新型航天工具，它是有人驾驶可以反复使用的一种新式航天飞行器。大家知道，要把人造卫星、宇宙飞船等航天器送到大气层外的宇宙空间去旅行，就需要火箭作为运载工具，但是，在把航天器送到预定轨道的路上，火箭就被逐级抛掉了，也就是说，每发射一次卫星或飞船，就得报销一枚火箭。火箭高几十米，甚至上百米，直径也有十几米，而且，里面还装着许多精密仪器和部件，价格十分昂贵，使用一次就报废了，十分可惜。使用航天飞机可以像火箭那样垂直发射，又能在完成运输任务后重新返回大气层，随后像飞机一样方便地降落在地面，可以达到多次使用的目地。
航天飞机可以把卫星送入预定的地球轨道或是把需要回收的卫星从轨道上取下来，带回地面。在轨道上，它能对航天器进行检查、维修，使其延长使用寿命，甚至对敌人的军用卫星进行拦截、破坏或摘除。它还可以为天上的航天站运送物资，营救遇难的宇航员或为航天器添加推进剂等。
1981年4月12日，第一架航天飞机“哥伦比亚”号起飞，成功地返回地面，结束了人类只能把航天器扔在太空的一次性使用方式的历史。1982年11月11日，航天飞机首次进行商业性飞行，“哥伦比亚”号航天飞机将两颗通讯卫星送入地球静止轨道。1983年欧洲“空间实验室”航天站就是由美国航天飞机带到太空去的。在“哥伦比亚”号之后，“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号相继飞行。从1981年试飞到1986年1月“挑战者”号失事，在这4年多的时间内，美国共进行了24次航天飞机的飞行，发放人造卫星30颗，回收3颗，空间修理两次，携带航天站一座，还进行了各种太空试验。使人类的太空事业进入了一个崭新阶段。
可航空又可航天的飞行器——空天飞机
空天飞机是一种正在研究的飞行器，它的全称叫航空航天飞机。顾名思义，它既可航空，在大气里飞行；又可航天，在太空中飞行，是航空技术与航天技术高度结合的飞行器。
美国在1981年研制成功了航天飞机，成为航天发展史上的一个重要里程碑。但是，航天飞机仍存在着许多不足，主要是维护复杂、费用昂贵和故障经常发生等。而空天飞机与航天飞机相比，则更多地具有飞机的优点。它的地面设施简单，维护使用方便，操作费用低，在普通的大型机场上就能水平起飞和降落，就连它的外形也酷似大型客机。它以液氢为燃料，在大气层内飞行时，充分利用大气中的氧气。加之它可以上万次地重复使用，真正实现了高效能和低费用。
美国预研中的新一代空天飞机研制空天飞机最大的关键技术是动力装置。它的动力装置必须能在极广的范围内工作，即从起飞时速度为零，到进入太空轨道时的超高速度范围内都能正常运行。这就要求它的动力装置具有两种功能：一是火箭发动机的功能，用于大气层外的推进；另一就是吸气式发动机的功能，用于大气层内的推进。吸气式发动机工作时，利用冲压作用对空气进行压缩液化，为其提供液氧燃料。
可以预料，空天飞机一旦研制成功，航天飞机将会被它完全代替，而地球上任何两个城市间的飞行时间都不会超过2小时，速度有多快可想而知。
1986年2月，美国前总统里根在国情咨文中正式宣布了研制一种代号为“新东方快车”的空天飞机，其速度可达音速的25倍。空天飞机在起飞开始时靠空气涡轮冲压发动机提供推进动力，它利用空气中的氧与机上携带的氢产生所需的动力，起飞达到6倍音速后则开始使用超声速燃烧冲压发动机，它也是用空气中的氧与携带的氢提供动力，但由于速度的快速增大，所以工作运转的技术难度也就更大。在飞过大气层之后，空天飞机便依靠能在稀薄空气和真空中工作的氢氧发动机。这种混合式推进系统的使用，显然比火箭系统的发射重量大大地减轻了，所需携带的燃料也大幅度减少，除了在大气层内使用的氢和穿过大气层后使用数量已经较少的氢氧火箭燃料外，整个空天飞机是完全可以重复使用的。它的实现，将会使人类在地球与太空间来往自如，犹如太空列车，在地球和太空站之间来往对开。