美国人经过多次失败才成功地实现了世界上第一次回收照相侦察卫星。1959年1月21日，美国在加州的范登堡空军基地成功地发射了一枚带有“日冕”间谍卫星的巨型火箭，但火箭上段几个小火箭发生技术故障，导致整个发射失败。查找故障原因后，美国于2月28日又发射一颗“日冕”（“发现者”1号）卫星。为了减少损失，这颗卫星没有放置相机和回收舱，卫星飞到了150千米高的轨道上。4月13日，间谍卫星的第三次发射，因回收舱放错了位置而无法执行任务。6月和8月又分别连续进行了两次发射，全都失败。第十次试射更为悲惨，火箭刚点火升空，便猛地发生爆炸，整个卫星系统被炸得粉碎。直到1960年4月15日，“日冕”间谍卫星第十一次发射，卫星进入了太空轨道，星上的新型柯达胶卷开始发挥作用，但回收舱返回地球时出了问题，回收失败。
1960年8月10日，“发现者”13号卫星在正常运行一天后，在轨道上接收地面指令控制，弹射出一个载人大气层的密封舱，回收舱也成功地返回了地球，降到了太平洋夏威夷西北330海里的洋面上，成为人类航天史上第一个回收成功的侦察卫星。回收式（也叫返回式）照相侦察卫星，是按地面指令或者按程序自动在预定目标区上空拍摄照片，把胶卷保存在回收舱内，等卫星飞回到回收区，回收舱与星体分开，降落到空中、地面或者海上，进行回收。但这次发射没有带照相机和胶卷，只带了美国国旗。1960年8月18日发射的“发现者”14号卫星，回收胶片舱成功。一次飞行拍摄的苏联国土总面积相当于U-2侦察飞机飞行24次获得的总和。1995年2月24日，美国副总统戈尔在中央情报局公布的4幅间谍卫星绝密照片，其中一幅就是1960年8月18号回收的、分辨率为15米的苏联远东地区一个军用机场跑道。
后来，回收间谍卫星发展很快，应用很广，回收间谍卫星的胶片舱发展成多个，并且可分次回收。但这种直接回收胶片舱的回收方式获取情报慢，所以在间接回收侦察卫星发展起来之后，回收胶片舱侦察卫星的应用就逐渐减少了。间接回收侦察卫星是在卫星上将照片转换成无线电信号发送回地面，地面接收站再将它转换成图像；或者在卫星上用诸如电视摄像机遥感器拍摄图像，变成无线电信号传送回地面。
苏联“旅行者”1号人造地球卫星
1957年10月4日，在哈萨克大草原上的科拜努尔卫星发射场，苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。这颗人造地球卫星叫“旅行者”1号，是铝合金造的圆球，直径58厘米，重836千克。它的里面有两台无线电发射机，外面装有两对4根天线，每间歇03秒发射持续03秒的无线电信号。它在太空飞行的轨道最近距地球表面2285千米，最远为9641千米，总共工作92天，飞行6000万千米后，于1958年1月4日陨落。
在现在的技术水平上看“旅行者”1号卫星，质量很小，仪器设备简单，寿命也很短，但它是第一个与地球引力进行强有力挑战的胜利者，是世界上第一个由人类派出去的遨游太空的使者。它的成功证明了人类能够冲出地球引力的束缚，也拉开了人类航天活动的序幕。
在20世纪50年代，当时世界两个超级大国相互竞争，特别是在军事技术方面的竞争十分激烈。1955年，美国政府宣布，将在1957年的国际地球物理年发射一颗人造地球卫星。当时的苏联领导人赫鲁晓夫立即召开紧急会议，任命火箭总设计师谢尔盖·科罗廖夫负责人造地球卫星的研制、发射工作，并要求一定要抢在美国前面。为保证人造地球卫星发射成功，科罗廖夫提出人造地球卫星采用里面装上发报机的空心球，并决定采用三级火箭进行发射。科罗廖夫和他的同事夜以继日地工作，终于成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，在世界上产生了巨大的震动和影响。美国匆忙于1957年12月4日发射自己的第一颗人造地球卫星，但点火后两秒钟就爆炸了，直到1958年2月1日，才由已加入美国国籍的原德国火箭专家布劳恩研制的“丘比特”C号火箭，将一颗14千克的人造地球卫星“探险者”1号送上地球轨道。
此后，世界上好几个国家，包括中国，陆续发射了很多颗人造地球卫星。
航天飞机
美国“发现者”号航天飞机
1985年1月25日14时50分，“发现者”号航天飞机由肯尼迪航天中心发射升空。这是世界上航天飞机第一次执行全军事任务的飞行。航天飞机绕地球飞行47圈。飞行中，除进行了军事试验外，还从航天飞机上施放了一颗25吨的高级间谍卫星，部署在苏联以南赤道上空约36万千米的同步轨道上，用于跟踪苏联的导弹试验，窃取苏联的遥测、电台广播及雷达发出的信号，并监听欧、亚、非广大地区的通信联系，以便获得军事情报。
“发现者”号航天飞机的这次飞行，是在极其秘密的情况下进行的，发射时间在起飞前9分钟才宣布。飞行中，全部通信采用密码，并取消了常规飞行每8分钟发布飞行进展情况的简报。
“发现者”号是美国第三架航天飞机。这架航天飞机于1984年8月30日至9月5日进行首航，绕地球96圈，飞行约400万千米。在头三天飞行中，每天都成功地施放一颗通信卫星，创造了在一次飞行中连续成功施放3颗卫星的纪录和施放成功率为百分之百的纪录。
1985年6月，在“发现者”号航天飞机上完成了激光发射试验，加快了空间武器的研制过程。航天飞机进行一系列的军事行动，使得航天飞机对未来太空战争的重要意义更加明显。当然，在“发现者”号航天飞机执行的任务中，不仅完成军事飞行任务，发射国防有效载荷，而且进行了许多科学技术实验，发射科研有效载荷。
苏联“暴风雪”号航天飞机
1988年11月15日，苏联从拜科努尔发射场用“能源”号火箭首次成功地发射了“暴风雪”号大型航天飞机，完成了围绕地球两圈、3小时25分钟不载人飞行和自动返回着陆，对航天飞机自动入轨、飞行和返回时的各系统及航天飞机的结构进行了综合试验。“暴风雪”号航天飞机的这次首航，机上不载航天员，全部飞行包括重返大气层和着陆都由机上电子计算机自动控制系统操纵。这是世界上第一架全自动飞行的航天飞机。在此之前，美国的航天飞机虽然有自动驾驶和着陆系统，但都是航天员手控着陆。
“暴风雪”号航天飞机由起飞推力为3500吨的“能源”号火箭助推到亚轨道速度，在160千米的高度启动自身的轨道机动发动机，将“暴风雪”号推上高度为250千米的圆形轨道。在轨道上执行完任务后，再次启动轨道机动发动机，制动和脱离运行轨道，再入大气层，实施无动力滑翔返回和着陆。
“暴风雪”号有后掠式三角翼、长长的有效载荷舱及大型垂直尾翼，由增压前舱、货舱和尾舱组成。前舱包括指挥舱、设备舱和生活舱。生活舱里可安装气闸舱。所有的手动控制设备都装在乘员乘坐的指挥舱内。“暴风雪”号航天飞机长364米，机身直径56米，翼展24米，乘员组座舱容积约70立方米，可供2~4名航天员工作，另有6个座位供乘员使用；满载时的起飞质量约105吨，返回降落时最大质量82吨，能携带30吨有效载荷入轨，从太空返回时能运载20吨货物。
与美国航天飞机相比，“暴风雪”号的特点是：实现了自动着陆；主发动机不在飞机内；飞机几乎完全依靠“能源”号火箭的推力；“能源”号火箭采用的全部是液体推进剂，通过采用故障防护装置，可保证在一、二级火箭中任何一台发动机失灵时仍能正常工作；机翼棱角较分明，装配容易；货舱尺寸稍大，能运送更大有效载荷；可回收“能源”号的第一级液体火箭，经检修后可重复使用；增加了救生装置。
苏联设计航天飞机的主要用途是为轨道空间站服务，包括运送人员和设备，也可维修卫星和更换使用期满的部件，或将轨道飞行器送回地面。但美国认为，苏联的航天飞机还可能用于部署反卫星武器的反弹道导弹武器。
欧盟“使神”号航天飞机
“使神”号航天飞机，又叫“赫尔墨斯”号航天飞机。赫尔墨斯是古希腊神话中主管商业、交通和旅行的使神，穿飞行鞋，日行千里，在人间和天堂之间奔忙。建造这一航天飞机是法国国家空间研究中心于1983年提出的，1985年1月，欧洲空间局罗马会议决定，建立独立的载人／运货天地往返运输系统，并委托法国联络欧洲各国实现“使神”号欧洲化。1991年11月欧洲空间局决定将“使神”计划分为三步进行：第一步研制外形和尺寸与“使神”号完全相同的X-2000无人试验机，掌握发射、高超音速再入大气层和着陆技术，计划试验机于2004年进行载人飞行；第二步获得载人运输能力；第三步掌握在轨（载人）服务技术。后因预算和技术问题，“使神”号计划被迫暂时停止。
“使神”号航天飞机的飞行方式是垂直发射—水平着陆。“使神”号航天飞机被装在“阿丽亚娜”5号火箭的前端，垂直发射以后进入围绕地球的低轨道，在轨道上完成向太空基地运送人员和补给物资以及发射卫星等任务后，再入大气层返回地面，水平降落在机场上。
“使神”号航天飞机在功能和外形上均与美国目前的载人航天飞机相似，能载3名航天员，装有救生舱。与美国的航天飞机相比，“使神”号航天飞机具有小巧灵活的优点。“使神”号航天飞机能够将3吨有效载荷及3名航天员送到近地轨道，将3吨重有效载荷送到高483千米的空间轨道，并能带回15吨的载荷。它可在轨道上停留一个月，进行军事活动、科学实验和太空生产等任务。
运载火箭
欧洲空间局“阿丽亚娜”运载火箭
为了抗衡苏联和美国在航天领域的强大发展势头，1972年，法国建议西欧10国联合组成欧洲空间局，共同研制“阿丽亚娜”运载火箭。1973年7月，研制计划获得批准。法国空间研究中心负责“阿丽亚娜”火箭的计划管理，航空航天公司负责总装。1982年首次发射迄今，“阿丽亚娜”运载火箭系列从“阿丽亚娜”1发展至“阿丽亚娜”5，共5个型号。
“阿丽亚娜”1为三级液体燃料运载火箭。该火箭长50米（带有效载荷），直径38米，发射质量200吨，进入远地点36000千米高度过渡轨道的有效载荷为1700千克。“阿丽亚娜”2和“阿丽亚娜”3属于同一种技术状态（后者比前者多两台固体助推器），是在“阿丽亚娜”1的基础上改进而来的，主要是向地球同步轨道发射卫星，“阿丽亚娜”2发射单颗卫星，而“阿丽亚娜”3用于双星发射。“阿丽亚娜”4是在“阿丽亚娜”3的基础上捆绑不同数量的固体或液体助推器而建成的大型运载火箭。1988年6月15日首次发射成功，之后在近10年时间里将近百颗卫星送入轨道（失败7次）。“阿丽亚娜”5发射质量为7378吨，起飞推力11400千牛，同步转移轨道运载能力达6800千克。它能够执行三大任务：发射地球同步轨道和太阳同步轨道卫星；发射“使神”（“赫尔墨斯”）号航天飞机；发射“哥伦布”空间站组件。
1996年首次发射“克勒斯特”号太阳风观测卫星失败，于1997年10月22日第二次发射成功。“阿丽亚娜”目前是世界运载火箭家族中承揽任务最多的运载火箭。
