1.载人飞船的太空旅程
宇宙飞船要进入宇宙空间靠的是大推力多级液体火箭。一般先是把宇宙飞船和所搭载的火箭高高地耸立在发射塔架上，按照地面控制指挥中心的指令，再根据发射窗口的需要精确地使第一级发动机点火，运载火箭垂直地缓慢起飞升空，不断地加速飞行。
一定时间之后，按照运行程序，运载火箭缓缓地转弯，上升到一定高度，基本达到了入轨所需的速度，也就是进入了与地面相平行的运行方向，此时标志第一级火箭已完成任务，燃料也已经用完，这时第一级火箭关机分离。
同时，第二级发动机点火，火箭继续飞行。当火箭飞出大气层已不存在大气阻力时，按程序抛掉火箭整流罩，在达到预定速度和高度时，第二级发动机关机分离，由此加速飞行阶段也至此结束。这时的火箭已获得很大的动力，由于2级火箭已被抛掉，重量轻了很多，于是进入惯性飞行阶段。当达到与指定轨道相切的位置时，则第三级发动机开始点火，进行最后加速，达到预定速度（等于或大于每秒7.9千米的第一宇宙），第三级发动机关机，这时火箭顶端上的宇宙飞船等被弹出，进入预定运行轨道，此时运载火箭完成运载任务。
当火箭把宇宙飞船送入太空之后，宇宙飞船就开始进入太空飞行。此时，除了必须有一定的高度和速度之外，它还必须具有一个特殊的条件，即宇宙飞船的飞行必须沿着一条看不见而又确实存在的轨道飞行，这条轨道通常称之为运行轨道。根据航天器用途的不同，运行的轨道也不同，即轨道参数不同。也可根据不同的用途，通过航天器的轨道机动系统和控制系统改变运行轨道。
运行轨道形状有圆形轨道和椭圆形轨道之分。当航天器的飞行速度等于第一宇宙速度时（即每秒7.9千米），它的运行轨道就是圆形轨道；大于第一宇宙速度时，它的运行轨道就为椭圆形轨道。
各种航天器进行空间探索，所需完成的任务决定了它们在不同的轨道上飞行，因而与航空器一样，在太空飞行也需要导航。空间导航与地面导航原理类似，也是准确地选定一个已知参照目标，通过测量航天器与该参照目标间的距离和方位角度，经分析计算进而确定航天器所处位置，达到导航的目的。
但是它又和地面导航有所不同。空间星体间的距离远比地球上的距离要大得多，在太空飞行中平常所用的基准座标系变得遥远而不可靠，如沿用传统的“三角测量法”就会产生错误的结果。因此，一般的空间导航都是使用一系列的高精尖测量设计及采用先进的测量方法。只有这样，才能保证得到高精度的初始数据，经处理后才能最终达到空间导航的精度要求。
在初期航天器的无人空间飞行中，航天器的导航，特别是宇宙飞船的导航，大部分时间是靠地基导航的，所使用的导航设备也都是全自动的。地基导航用雷达测距，精度可达几米。用多普勒频移法测速，其频移的大小就反映出空间航天器相对于测控站的径向速度。
还可以采用长基线干涉测量方法，其原理是：分别先测出两个相距很远的地面测控站接收来自同一航天器的时间，然后再将所得的这两个时间，与事先定的某个类星体光源抵达的时间相比较，从而可确定航天器相对于所选定类星体的方位。这两种方法的导航精度都很高，完全适用于空间导航。
自从开始了航天器的载人飞行之后，自主导航就越来越普遍地被采用了。自主导航的航天器中必须具有以下一些设计：高精度的惯性测量器件；空间六分仪；光学定位系统。
在要求绝对可靠的载人航天器中，宇宙飞船上的导航设计和地基导航系统都采用联合工作方式，这样做既保证了导航的高精度要求，而且当某一环节出现故障时，另一系统仍可继续工作，起到两种导航系统相互弥补的作用。
“阿波罗——12”号飞船的登月导航，是地基导航与自主导航相结合十分成功的应用实例。“阿波罗”飞船从近地轨道再到月球轨道要飞行3天时间，航程达40万千米。这对于行星探测来讲没有什么了不得的，但相对地球来讲，这个距离可以说十分遥远。
在地面开始升空的上升段，飞行主要是用飞船中的惯性器件进行导航。在进入近地轨道飞行时，则地面控制是主要的。美国航空航天局采用载人飞行网络提供飞船距离和速度信息，该网络中的S频带雷达用于在地球上测量视角，飞船上的空间六分仪进行星体的水平测量作为辅助导航。
在进入月球轨道时期，因载人飞行网络的视线受到限制。这样，飞船上光学扫描望远镜和空间六分仪便成为主要的导航设备，实行自主导航。六分仪通过跟踪月球上的目标，来确定飞船飞行路线。为增加可靠性，在向月球表面降落时，地面控制仍然保留在登月舱导航的环路中。返回地面时，飞船又靠惯性器件完成从月球的起飞导航。之后，登月舱利用甚高频测距及惯性导航，实现与指令舱的会合。六分仪利用星体的水平测量值，来引导飞船即指令舱踏上返回地球的归程。到了最后，它又再用惯性器件导航，完成再入和着陆地球的导航。
2.载人飞船的应用前景
载人飞船具有多种用途，可以说，载人飞船是人类认识太空并征服太空的先锋，也是强有力的工具，它的主要用途有：
①通过载人飞船在近地轨道上的飞行，试验和掌握人类空间活动的有关技术。如载人飞船的发射、运行、测控、通信、返回、着陆、应急救生技术、飞船变轨飞行、航天器之间的交汇、对接技术、航天员安全离开航天器出舱活动、进入空间的滞留技术等。
②进行地球和宇宙天体观测，在太空上观察地球不仅有“一览众山小”之感，而且人类进入太空会发现，在空间条件下，由于克服了大气层的干扰，进行对地面和天体的观测效果远优于地面条件，特别是在地面无法进行的X射线探测和紫外探测，在空间却可以很方便的进行。更为重要的是载人空间飞行可以充分发挥人的主观能动性。因此，较之卫星观测，太空观测能变被动观测为主动观测，能获得比卫星观测更好的效果。
近年来，俄罗斯对天文物理的投入越来越大。在“和平”号上，航天员进行了太阳研究、太阳系行星研究、X射线天文研究以及空间粒子核的带电成分和同位素成分的研究。目前这些研究中的大部分工作，还有待于在未来的国际空间站内进行，这些研究将为人类探索太阳系、建立月球基地、载人火星飞行等提供基础数据。
据前苏联科学家提供的情况表明，在空间站上花10分钟拍摄到的信息，如用飞机拍摄需花几年时间。从1977年9月至1980年底，前苏联“礼炮——6号”上对地球的每个区域都进行了观测，拍摄了14000多幅地球照片。此外，它还探测记录了地球表面和大气层10万多种光谱信息。在礼炮——7空间站上，航天员曾使用不同的仪器拍摄了20万幅光谱照片。前苏联曾用航天员从轨道上观测和拍摄的照片，进行农业灾害预报，加快了在几天内对主要农作物病虫害传播的预报。
据有关资料显示，前苏联利用在空间站里进行的大量遥感资料，建立了一个包括国家矿藏资源、农田季节变化、全球海洋生物生产率在内的地球表面照片数据库，这些资料在工农业生产中得到了广泛的应用，取得了可观的经济效益。
③为军事行动服务。航天技术首先是为军事应用而出现和发展的，载人航天也不例外。纵观今日的载人航天飞行，无论是载人飞船、空间站还是航天飞机，大部分的飞行都带有很明确的军事目的。
④进行工程与技术试验。未实现载人航天以前，人类围绕征服太空所需要的新技术、新材料等试验只能在地面进行。载人航天实现后，人们就可以在太空中进行各种试验了。利用载人航天进行工程与技术实验，具有方便、准确等特点。
因此，无论是美国的航天飞机还是前苏联的空间站，都把进行工程技术实验作为一个重要任务。多年来，为进行大规模的空间活动、空间维修、空间操作作准备，科学家进行了大量的模拟试验和硬件操作实验，以证实其方法和技术的可行性。同时，进行了新型航天器研制中的新技术、新材料、新工艺的试验。可以说，载人航天为航天事业的进一步发展充当了开路先锋。
⑤为天地往返提供运载工具。载人飞船的重要用途是作为天地往返运输器，为空间站接送航天员。俄罗斯的“礼炮”号空间站及“和平号”空间站上的航天员都是由“联盟”号载人飞船接送的。正在建造的“国际空间站”的主要运载工具也是飞船。
⑥载人飞船还可作为空间站的轨道救生船。航天员在空间站内长期工作，随时都可能出现危险。例如，外层空间微流星或人造天体碎片击穿压力舱舱壁、空间站控制系统失稳或航天员突然生病等，当出现上述各种危急情况时，航天员需要立即离开空间站，返回地面。
因此，当空间站内有航天员工作时，至少有一艘载人飞船与空间站对接在一起，作为轨道救生船，准备着随时接航天员离开空间站，返回地面。