绕地球轨道运行的大型空间站使人类能够在太空中长时间驻留。阿波罗计划结束后，各国将重点从深空旅行转向更加近地的位置。
空间站是太空旅行的垫脚石。空间站在近地轨道上绕地球运行，通常用于在太空中进行实验，例如人体在长时间零重力下的行为和反应。在空间站上进行的许多实验都是专门为确定长期太空旅行的影响而设计的。
最著名的空间站是国际空间站（ISS），它恰好是人类在轨道上的两个空间站之一。第二个空间站是我国的天宫空间站(TSS)，于年发射，此后又发射了多个模块以连接到它。
在天宫空间站和国际空间站之前，还有1个空间站在轨道上运行，不过目前已经退役。
第一个开发的空间站由苏联于年建造。名为礼炮1号，仅执行过两次载人飞行任务。联盟10号和联盟11号是仅有的载人前往礼炮1号的任务。联盟10号未能与空间站对接，任务很快就中止了。
联盟11号成功与空间站对接，宇航员在礼炮1号上进行了为期2天的实验。不幸的是，任务结束时，联盟11号的阀门未能正确关闭，全体机组人员因空气流失而丧生。
年至年间，苏联又发射了三个空间站，但没有一个空间站载人。年，美国将其第一个空间站“天空实验室”发射到近地轨道。天空实验室将成为有一天成为国际空间站的前奏。NASA从年5月到4年2月，执行了三次独立的载人飞行任务，在天空实验室上度过了大约24周。
由于NASA尚未研制出航天飞机，因此宇航员无法为空间站加油。9年，天空实验室在衰变轨道下坠向地球，并在重返大气层时解体。
在天空实验室之后，在国际空间站建设开始之前，美国不会发射另一个空间站。在20世纪余下的时间里，苏联继续其礼炮计划，发射了更多空间站。也许苏联发射的最著名的空间站是和平号。和平号于年由苏联发射，一直运行到年（苏联解体后，年至年由俄罗斯联邦运行）。当和平号在轨道上运行时，它是最大的人造卫星。和平号对太空旅行的长期影响进行了数百次实验，并确定人类可以在地球轨道上维持永久栖息地。
国际空间站对于大多数人来说，可能熟悉国际空间站(ISS)。国际空间站已经在轨道上运行了2年多，并且几十年来一直是人类在太空的主要栖息地。国际空间站的建设始于年。国际空间站是多个国家的联合项目，包括美国、俄罗斯、日本、欧盟和加拿大。
此外，自年以来一直有人居住，截至年船上约有11人。尽管美国和俄罗斯提供了大部分资金和技术，但每个成员国都提供了不同形式的技术，国际空间站成为国际合作的最伟大典范之一。
俄罗斯和平号空间站退役后，国际空间站成为地球轨道上最大的人造物体，并且仍在不断扩大。科学家们不断开发并向空间站添加新模块，最新的模块于年安装。国际空间站的寿命已多次延长，目前已获得足够的资金继续运行到年。自年以来，一直有人登上国际空间站，这使其成为人类在太空中持续存在时间最长的一次。截至2年，已有来自20个不同国家的名宇航员访问过国际空间站。
中国的空间站中国是唯一没有参与国际空间站任务的航天大国。因为我国开发并发射了自己的空间站。中国第一个空间站是天宫一号，于年9月29日发射升空。天宫一号持续运行了两年。该空间站退役后一直在轨道上运行，直到年，它在重返地球大气层时燃烧。天宫一号的主要目标是测试中国的太空能力并引领未来空间站的发展。
年9月15日，中国发射了第二个空间站天宫二号。中国第二个空间站的主要目标不是在太空建立永久栖息地，而是测试最终在太空建立永久栖息地所需的技术。三年后天宫二号就退役并于年重返大气层时被烧毁。
然后，年，中国现在的天宫空间站（TSS）发射升空。截至年，TSS已全面投入运行并配备人员，标志着中国正在轨道上建立。它于2年6月开始随神舟十四号船员连续居住。2年，TSS的建设进入关键阶段，增加了两个实验室模块：2年7月24日发射的“问天”和10月1日发射的“梦天”。这些模块显着扩展了TSS的研究能力，实现了更广泛的科学实验。年，创下了17人同时进入轨道的记录。
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