12 квітня 1961 о 9 год. 07 хв. за московським часом у кількох десятках кілометрів на північ від селища Тюратам у Казахстані на радянському космодромі Байконур відбувся запуск міжконтинентальної балістичної ракети Р-7, в носовому відсіку якої розміщувався пілотований космічний корабель "Схід" з майором ВВС Юрієм Олексійовичем Гагаріним на борту. Запуск пройшов успішно. Космічний корабель був виведений на орбіту з нахилом 65º, висотою перигею 181 км і висотою апогею 327 км і зробив один виток навколо Землі за 89 хв. На 108-ій хвилині після запуску він повернувся на Землю, приземлившись в районі села Смелівка Саратовської області. Таким чином, через 4 роки після виведення першого штучного супутника Землі Радянський Союз вперше в світі здійснив політ людини в космічний простір.
Космічний корабель складався з двох відсіків. Спусковий апарат, який є одночасно кабіною космонавта, являв собою сферу діаметром 2,3 м, покриту матеріалом для теплового захисту при вході в атмосферу. Керування кораблем здійснювалось автоматично, а також космонавтом. У польоті безперервно підтримувалася подібна с Землею атмосфера - суміш кисню з азотом під тиском 1 атм. (760 мм рт. ст.). "Схід-1" мав масу 4730 кг, а з останньою сходинкою ракети-носія 6170 кг. Космічний корабель "Схід" виводився в космос 5 разів, після чого було оголошено про його безпеку для польоту людини.
Через чотири тижні після польоту Гагаріна - 5 травня 1961 року капітан 3-го рангу Алан Шепард став першим американським астронавтом.
Хоча він і не досяг навколоземній орбіти, він піднявся над Землею на висоту близько 186 км. Шепард був запущений з мису Канаверал у космічному кораблі "Меркурій-3" за допомогою модифікованої балістичної ракети "Редстоун" і провів у польоті 15 хв. 22 с. до посадки в Атлантичному океані. Він довів, що людина в умовах невагомості може здійснювати ручне управління космічним кораблем. Космічний корабель "Меркурій" значно відрізнявся від космічний корабля "Схід".
Він складався тільки з одного модуля - пілотованої капсули у формі усіченого конуса довжиною 2,9 м і діаметром підстави 1,89 м. Його герметична оболонка з нікелевого сплаву мала обшивку з титану для захисту від нагріву при вході в атмосферу. Атмосфера всередині "Меркурія" складалася з чистого кисню під тиском 0,36 ат.
20 лютого 1962 року США досягли навколоземній орбіти. З мису Канаверал був запущений корабель "Меркурій-6", пілотований підполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробув на орбіті тільки 4 год. 55 хв., здійснивши 3 витка до успішної посадки. Метою польоту Гленна було визначення можливості роботи людини в космічного корабля "Меркурій". Останній раз "Меркурій" вийшов у космос 15 травня 1963 року.
18 березня 1965 року був виведений на орбіту корабель "Схід" з двома космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Бєляєвим і другим пілотом підполковником Олексієм Леоновим. Відразу після виходу на орбіту екіпаж очистив себе від азоту, вдихаючи чистий кисень. Потім був розгорнутий шлюзовий відсік: Леонов увійшов у шлюзовій відсік, закрив кришку люка космічного кораблю і вперше в світі здійснив вихід у космічний простір. Космонавт з автономною системою життєзабезпечення перебував поза кабіною кораблю протягом 20 хв., часом віддаляючись від корабля на відстань до 5 м. Під час виходу він був сполучений з кораблем тільки телефонним і телеметричним кабелями. Таким чином, була практично підтверджена можливість перебування і роботи космонавта поза космічним кораблем.
3 червня був запущений "Джемені-4" з капітанами Джеймсом Макдівіттом і Едвардом Вайтом. Під час цього польоту, що тривав 97 год. 56 хв. Уайт вийшов з кораблю і провів поза кабіною 21 хв., перевіряючи можливість маневру в космосі за допомогою ручного реактивного пістолета на стиснутому газі.
На превеликий жаль, освоєння космосу не обійшлося без жертв. 27 січня 1967 року екіпаж, що готувався здійснити перший пілотований політ за програмою "Аполлон", загинув під час пожежі всередині корабля, згорівши за 15 с в атмосфері чистого кисню. Вірджил Гриссом, Едвард Уайт та Роджер Чаффі стали першими американськими астронавтами, загиблими у космічних кораблях. 23 квітня з Байконура був запущений новий корабель "Союз-1", пілотований полковником Володимиром Комаровим. Запуск пройшов успішно.
На 18 витку, через 26 годин 45 хвилин після запуску, Комаров почав орієнтацію для входу в атмосферу. Всі операції пройшли нормально, але після входу в атмосферу і гальмування відмовила парашутна система. Космонавт загинув миттєво в момент удару "Союзу" о Землю зі швидкістю 644 км/год. У подальшому космос забрав ще не одне людське життя, але ці жертви були першими.
Потрібно зауважити, що в природно-науковому і продуктивному планах світ стоїть перед низкою глобальних проблем, вирішення яких потребує об'єднаних зусиль усіх народів. Це проблеми сировинних ресурсів, енергетики, контролю за станом навколишнього середовища і збереження біосфери та інші. Величезну роль в кардинальному їх рішенні буде грати космічні дослідження - однин з найважливіших напрямів науково-технічної революції.
Космонавтика яскраво демонструє всьому світу плідність мирної творчої праці, вигоди об'єднання зусиль різних країн у вирішенні наукових і народногосподарських завдань.
З якими ж проблемами стикається космонавтика і самі космонавти?
Почнемо з життєзабезпечення. Що це таке? Життєзабезпечення в космічному польоті - це створення і підтримка протягом усього польоту в житлових та робочих відсіках корабля таких умов, які забезпечили б екіпажу працездатність, достатню для виконання поставленого завдання, і мінімальну ймовірність виникнення патологічних змін в організмі людини. Як це зробити? Необхідно істотно зменшити ступінь впливу на людину несприятливих зовнішніх факторів космічного польоту - вакууму, метеоричних тіл, проникаючої радіації, невагомості, перевантажень; забезпечити екіпаж речовинами і енергією, без яких не можлива нормальна життєдіяльність людини; їжею, водою, киснем; видалити продукти життєдіяльності організму та шкідливі для здоров'я речовини, які виділяються при роботі систем і устаткування космічного корабля; забезпечити потреби людини в русі, відпочинку, зовнішній інформації та нормальних умовах праці; організувати медичний контроль за станом здоров'я екіпажу та підтримувати його на необхідному рівні. Продукти харчування і вода доставляються в космос у відповідній упаковці, а кисень - в хімічно зв'язаному вигляді. Якщо не проводити відновлення продуктів життєдіяльності, то для екіпажу з трьох чоловік на один рік буде потрібно 11 тонн перерахованих вище продуктів, що, погодьтеся, становить чималу вагу, об'єм, так і як це все буде зберігається протягом року?!
У найближчому майбутньому системи регенерації дозволять майже повністю відтворювати кисень і воду на борту станції. Вже давно почали використовувати воду після вмивання і душа, очищену в системі регенерації. Волога конденсується в холодильно-сушильному агрегаті, а потім регенерується. Кисень для дихання витягується з очищеної води електролізом, а газоподібний водень, реагуючи з вуглекислим газом, що надходить з концентратора, утворює воду, яка живить електролізер. Використання такої системи дозволяє зменшити в розглянутому прикладі масу запасів речовин з 11 до 2т. Останнім часом практикується вирощування різноманітних видів рослин прямо на борту корабля, що дозволяє скоротити запас їжі, який необхідно брати в космос, і про це згадував ще у своїх працях Ціолковський.
Космос та наука
Освоєння космосу багато в чому допомагає в розвитку наук. Так, 18 грудня 1980 року було встановлено явище стоку часток радіаційних поясів Землі під негативними магнітними аномаліями.
Експерименти, проведені на першому супутнику показали, що навколоземний простір за межами атмосфери зовсім не "порожній". Він заповнений плазмою та пронизаний потоками енергетичних частинок. У 1958 році в ближньому космосі були виявлені радіаційні пояси Землі - гігантські магнітні пастки, заповнені зарядженими частками - протонами і електронами високої енергії.
Найбільша інтенсивність радіації в поясах спостерігається на висотах у декілька тисяч кілометрів. Теоретичні оцінки показували, що нижче за 500 км не повинно бути підвищеної радіації. Тому зовсім несподіваним було виявлення під час польотів перших кораблів областей інтенсивної радіації на висотах до 200-300 км. Виявилося, що це пов'язано з аномальними зонами магнітного поля Землі.
Розвинулися дослідження природних ресурсів Землі космічними методами, що багато в чому посприяло розвитку народного господарства.
Перша проблема, яка стояла в 1980 році перед космічними дослідниками, представляла перед собою комплекс наукових досліджень, що включають більшість найважливіших напрямків космічного природознавства. Їхньою метою була розробка методів тематичного дешифрування багатозональної відеоінформації та її використання при вирішенні завдань наук про Землю та господарські галузі. До таких завдань належить вивчення глобальних і локальних структур земної кори для пізнання історії її розвитку.
Друга проблема є однією з основних фізико-технічних проблем дистанційного зондування і має своєю метою створення каталогів радіаційних характеристик земних об'єктів і моделей їх трансформації, які дозволять виконати аналіз стану природних утворень на час зйомки і прогнозувати їх на динаміку.
Відмінною особливістю третьої проблеми є орієнтація на випромінювання радіаційних характеристик великих регіонів аж до планети в цілому з залученням даних про параметри і аномалії гравітаційного і геомагнітного полів Землі.
Людина вперше оцінила роль супутників для контролю за станом сільськогосподарських угідь, лісів та інших природних ресурсів Землі лише через кілька років після настання космічної ери. Початок був покладений у 1960 році, коли за допомогою метеорологічних супутників "Тірос" були отримані обриси земної кулі, що лежить під хмарами. Ці перші чорно-білі зображення давали досить слабке уявлення про діяльність людини і тим не менше це було першим кроком. Незабаром були розроблені нові технічні засоби, що дозволили підвищити якість спостережень. Інформація добували з багатоспектральних зображень у видимому та інфрачервоному областях спектру. Першими супутниками, призначеними для максимального використання цих можливостей були апарати типу "Лендсат". Наприклад, супутник "Лендсат-D", четвертий із серії, здійснював спостереження Землі з висоти понад 640 км за допомогою вдосконалених чутливих приладів, що дозволило отримувати значно більш детальну та своєчасну інформацію. Однією з перших областей застосування зображень земної поверхні, була картографія. У епоху, коли ще не було супутників, карти багатьох областей, навіть у розвинених районах світу були складені неточно. Зображення, отримані за допомогою супутника "Лендсат", дозволили скорегувати й оновити деякі існуючі карти США. У СРСР зображення, отримані зі станції "Салют", виявилися незамінними для перевірки БАМ.