Wyselekcjonowanie spośród chętnych kandydatów na astronautów trwa długo. Lecz przygotowanie ich do misji zajmuje jeszcze więcej czasu. Wielu z tych, którzy pomyślnie przeszli selekcję, odpada w fazie przygotowań, gdyż stawiane wymagania okazują się zbyt wysokie. W początkowym okresie epoki lotów kosmicznych trening przyszłego astronauty był wyjątkowo surowy. Ćwiczenia na szybko obracającej się wirówce należały w latach 60. do zajęć rutynowych w amerykańskich i radzieckich ośrodkach przygotowawczych. Wirówka pozwalała przygotować ludzi na działanie znacznych przyspieszeń i opóźnień, na które mieli być potem narażeni w czasie startu i powrotu do ziemskiej atmosfery. Kandydaci do wysłania w przestrzeń kosmiczną musieli także okazać się odporni na jasne, oślepiające światło, niskie ciśnienie powietrza, ekstremalne temperatury, dźwięk i wibracje o dużym natężeniu.
Obecnie przygotowania do odbycia lotu w kosmos, na przykład na promie kosmicznym, nie są aż tak wyczerpujące. Dziś prawie każda osoba o wysokiej sprawności fizycznej może polecieć w taką misję. Jest to spowodowane tym, że siły działające na organizm podczas obecnie prowadzonych lotów nie są większe od tych, których doświadczamy w trakcie jazdy kolejką górską.

Inną metodą poznania niektórych aspektów pozostawania w stanie nieważkości jest praca pod wodą. Przyszli astronauci, ubrani w kombinezony do pracy w otwartej przestrzeni kosmicznej, uczą się instalować aparaturę i wykonywać różne naprawy na zewnątrz statku. Siła wyporu wody przeciwdziała sile ciężkości, jednak podczas eksperymentów podwodnych nie da się w pełni symulować warunków panujących w kosmosie.

Specjalnie skonstruowane ubikacje działają na zasadzie odkurzacza odbierającego odchody. Mocz jest zbierany w naczyniu zaopatrzonym w długi wąż. Mycie rąk odbywa się w specjalnej umywalce, przez którą przepływa strumień wody. Do mycia reszty ciała wykorzystywany jest specjalny wilgotny kombinezon. Kropelki wody, które się zeń wydostają, są zbierane odkurzaczem, w innym wypadku unosząc się w kabinie, mogłyby spowodować zwarcia sieci elektrycznej.
Gdy nadchodzi pora snu, astronauci zamykają się w śpiworach przymocowanych do ścian statku. Sen w stanie nieważkości jest podobno tak relaksujący, że po powrocie na Ziemię astronauci odczuwają niewygodę nawet w najwygodniejszym łóżku. Na pokładzie każdego załogowego statku kosmicznego działają systemy klimatyzacyjne zapewniające odpowiednią temperaturę, ciśnienie, skład oraz wilgotność powietrza.

Wewnętrzna warstwa skafandra jest wykonana z włókien nylonowych. Wewnątrz znajduje się tlen, niezbędny astronaucie do oddychania. Ciśnienie tlenu utrzymywane jest na poziomie ok. 1/3 normalnego ciśnienia na Ziemi. Należy pamiętać, że atmosfera ziemska składa się w około 2/3 z azotu, który nie jest obecny w skafandrach astronautów, tak więc ciśnienie tlenu wewnątrz skafandra pozwala na całkiem normalne oddychanie. Ponad warstwą nylonu znajduje się ograniczająca warstwa, która pomaga skafandrowi zachować kształt, gdy poddawany jest on zewnętrznemu ciśnieniu. Nad nim znajduje się kilka warstw z pokrytego aluminium tworzywa sztucznego, stanowiących izolację termiczną. W przestrzeni kosmicznej, z powodu braku atmosfery i jej regulującego działania, temperatura waha się w granicach od +180°C, przy bezpośrednim wystawieniu na działanie promieni słonecznych, do -150°C w cieniu.
Warstwa wierzchnia skafandra wykonana jest z teflonu, kevlaru oraz nomexu. Teflon jest tworzywem sztucznym używanym między innymi do pokrywania patelni, w celu wytworzenia warstwy, do której nic nie przylega – jest to najbardziej śliska substancja na świecie. Kevlar to bardzo lekka i wytrzymała odmiana włókna szklanego, używana powszechnie do produkcji kamizelek kuloodpornych. Nomex z kolei jest odporną na działanie wysokich temperatur formą nylonu. Razem te trzy tworzywa sztuczne czynią zewnętrzną powłokę skafandra niesłychanie odporną. Nie ulega ona przetarciom ani rozerwaniom, a rozpędzone w przestrzeni cząsteczki pyłu – mikrometeoryty – nie są w stanie przebić się przez nią.

Na głowie astronauta nosi miękki kaptur, w którym umieszczono mikrofon oraz słuchawki. Są one połączone z przenoszonym w swego rodzaju plecaku nadajnikiem radiowym, dzięki któremu astronauci mogą porozumiewać się ze sobą.
W plecaku tym znajdują się także inne elementy wyposażenia niezbędne do utrzymania astro-nauty przy życiu, na zewnątrz statku kosmicznego. Zapasy tlenu tam zgromadzone wystarczają na 6 godzin. Stan zapasów tlenu jest wyświetlany na specjalnym sygnalizatorze umieszczonym na piersiach astronauty.
W plecaku znajduje się także zbiornik wody chłodzącej astronaute podczas pracy. Dzięki skutecznej warstwie termoizolacyjnej skafander nie $ musi być ogrzewany, gdyż ciepło ciała astronauty z nie wydostaje się na zewnątrz. Ponadto w plecaku jest też urządzenie usuwające dwutlenek węgla i parę wodną z wnętrza skafandra.

Rękawice są szczelnie przytwierdzane do rękawów skafandra za pomocą metalowych obręczy, podobnie jak wzmocnione buty, chroniące stopy. Na głowie astronauta nosi hełm, zakładany na kaptur, z szybą wykonaną z przyciemnionego tworzywa sztucznego, skutecznie zatrzymującego promieniowanie ultrafioletowe pochodzące ze Słońca.
Tak ubrany człowiek może wyjść ze statku przez specjalną śluzę. Jest to niewielkie pomieszczenie z hermetycznymi drzwiami prowadzącymi do wnętrza i na zewnątrz statku.

Podczas przebywania w otwartej przestrzeni kosmicznej astronauta jest połączony ze statkiem linami, których zadaniem jest uniemożliwienie przypadkowego oddalenia się w przestrzeń kosmiczną. Przy pracach, przy których wymagana jest większa mobilność, można zamontować do plecaka urządzenie rakietowe sterowane przez astronaute. Zapewnia ono możliwość manewrowania, jak i przemieszczania się w żądanym kierunku.

Od XVI w. rakiet używano na pokazach ogni sztucznych, początkowo we Włoszech a wkrótce w całej Europie. Europejczycy przypomnieli sobie o rakietach jako broni pod koniec XVIII wieku. W 1792 r. oddziały brytyjskie walczące w Indiach zostały ostrzelane małymi rakietami obitymi blachą. Okazały się one bronią tak skuteczną, że pułkownik Congreve, dyrektor londyńskiego laboratorium Woolwicha, zdecydował wyprodukować broń rakietową dla armii brytyjskiej. Do 1804 r. stworzył z prostej rakiety broń o wielkiej jak na owe czasy sile rażenia wyposażoną w głowicę wybuchową bądź zapalającą. Niestety, celność rakiet znowu pozostawiała wiele do życzenia. Dopiero w 1844 r. udało się Williamowi Hale’owi znacznie ją poprawić stosując technikę stabilizacji ruchem obrotowym. Zakrzywione brzechwy w dyszy wylotowej powodowały obrót rakiety dookoła własnej osi podczas ruchu. Nadawało jej to stabilność, analogicznie jak w przypadku wirującego żyroskopu. Nie regulamości w kształcie lub rozkładzie masy rakiet nie powodowały już dłużej ich zbaczania z kursu. Podobna technika stabilizacji lotu była używana od XV wieku dla broni palnej, a dla strzał i oszczepów już od czasów starożytnych.

Amerykanie byli zaskoczeni, lecz wspomagani przez nie byle jakiego eksperta jakim był Werner von Braun szybko, bo w ciągu 4 miesięcy, umieścili na orbicie swojego satelitę. Wpływ von Brauna na amerykański program budowy rakiet był nieprzerwany, aż do zakończenia programu Apollo. Program ten doprowadził w 1969 roku do wyniesienia człowieka na Księżyc za pomocą gigantycznych trójstopniowych rakiet Saturn V.
Trzecia zasada dynamiki Newtona stwierdza, że każdemu działaniu towarzyszy równe co do wartości, lecz przeciwnie skierowane, przeciwdziała

nie. Przykładowo, gdy wyskoczymy z małej łódki na brzeg, to skacząc wprawimy łódkę w ruch oddalający ją od brzegu. Rakiety poruszają się na tej samej zasadzie. Napędzane są przez wyrzucany z dużą prędkością strumień materii, zwykle gazu. Wyrzucany gaz działa na rakietę siłą reakcji, która powoduje jej ruch. Silnik odrzutowy, aby spalić paliwo musi pobierać z atmosfery tlen. Silnik rakietowy nie potrzebuje niczego z zewnątrz, zarówno paliwo jak i utleniacz znajdują się w rakiecie. Właśnie to powoduje, że rakiety mogą działać w próżni panującej w kosmosie, przez co nadają się do napędu statków kosmicznych.