İnsanlığın dünya dışındaki kalıcı üsleri olan uzay istasyonları, mikroçekim ortamında çalışmalara ev sahipliği yaparken derin uzay görevleri için de teknoloji test alanı işlevi görmektedir. Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) başta olmak üzere bu sistemler, saatte 28 bin kilometre hızla hareket etmektedir.
Dünyadan lojistik destek almanın maliyeti sebebiyle uzay istasyonları, kaynakları en üst düzeyde geri dönüştürmektedir. Yaşam destek sistemleri, astronotların yaşamlarını sürdürebilmeleri için gereken oksijeni su moleküllerini parçalayarak üretmektedir. İstasyonda yer alan nem, astronotların terleri ve idrarları gelişmiş filtrelerden geçirilerek içme suyuna dönüştürülmektedir. Karbondioksit ise kimyasal emicilerle temizlenerek solunabilir bir atmosfer dengesi oluşturur.
Uzay istasyonları, güneş alan tarafta 121 dereceye ulaşan, gölgede ise eksi 157 dereceye inen ekstrem ısıl dalgalanmalara maruz kalmaktadır. Bu dengeyi oluşturmak için dış yüzey yansıtıcı yalıtım malzemeleriyle örtünmekte ve iç bölümündeki fazla ısı sıvı amonyak döngülü radyatörlerle uzaya salınmaktadır. Bununla beraber uzay çöplerinin neden olabileceği delinme tehlikelerine karşı istasyon gövdesi, çarpan parçaların enerjisini çeken çok katmanlı özel kalkanlarla korunmaktadır.
