半个多世纪来，人类研制的航天器琳琅满目。它们各有各的特征，各有各的用途。航天器一般可分为两大类：无人航天器和载人航天器。根据用途的不同，它们又可进一步分为多个次类，见图2-1。
图2-1 航天器的分类
在空间轨道上至少环绕地球运行一圈的无人航天器，称为人造地球卫星，简称人造卫星。人造地球卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造地球卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。
1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。在20世纪50年代末到60年代初期，各国发射的人造卫星主要用于探测地球空间环境和进行各种卫星技术试验。20世纪60年代中期，人造 卫星开始进入应用阶段,各种应用卫星先后问世。从70年代起，各种新型专用卫星相继出现，性能也在不断提高。到20世纪末，世界各国共发射了约5000颗人造地球卫星。除苏联外，美国于1958年2月1日首次发射人造地球卫星“探险者1号”。20世纪60～70年代，法国、日本也发射了本国的卫星。1970年4月24日，中国发射了人造地球卫星“东方红一号”。到2006年12月，中国共发射了70余个航天器进入太空，其中包括2次载人飞行。
按运行轨道的高低，人造地球卫星可分为近地轨道卫星、中高轨道卫星、地球静止卫星、太阳同步卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星等。更常见的则是按用途对人造卫星分类，主要有科学卫星、技术试验卫星和应用卫星三大类。
科学卫星用于开展科学探测和研究的卫星（图2-2），主要包括空间物理探测卫星和天文卫星。科学卫星使用的仪器包括望远镜、光谱仪、盖革计数器、电离计、压力测量仪和磁强计等。借助这些仪器可研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射和极光，观测太阳和其他天体。
技术试验卫星进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。航天技术中的新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料往往需要先在轨道上进行试验验证，成功后才投入实用。这类卫星数量较少，但试验内容广泛，如重力梯度稳定试验，电火箭试验，生物对空间环境适应性的试验，载人飞船生命保障系统和返回系统的验证试验，交会对接试验,无线电新频段的传输试验,新遥感器的飞行试验和轨道上的截击试验等。
图2-2 美国的臭氧检测科学卫星
应用卫星直接为国民经济和军事服务的卫星。在所有人造地球卫星中种类最多，发射数量也最多。应用卫星按用途又可分为通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、预警卫星、测地卫星、地球资源卫星、海洋卫星、拦击卫星和多用途卫星等。按其是否专门用于军事目的，又可分为军用卫星和民用卫星，但也有许多是军民兼用的。
应用卫星主要有以下三大用途，即①无线电信号中继：这类卫星发展很快,有国际通信卫星、国内通信卫星、军用通信卫星、海事卫星、广播卫星、跟踪和数据中继卫星以及搜索营救卫星。这些卫星上装有在各种频段工作的转发器和天线，它们转发来自地面、海上、空中和低轨道卫星的无线电信号，用于传输电话、电报和电视广播节目以及数据通信。这类卫星大部分运行在静止轨道上，也有一些采用大椭圆轨道，例如苏联的“闪电号”通信卫星。②对地观测平台：这类卫星有气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、侦察卫星，统称为对地观测卫星。在这些卫星上，装有从紫外光到远红外光的各种波长的对地观测遥感仪器或其他探测仪器，收集来自陆地、海洋、大气的各种频段的电磁波，从中提取有用的信息，分析、判断、识别被测物体的性质和所处的状态。这些卫星可以直接服务于气象、农林、地质、水利、测绘、海洋、环境污染和军事侦察等方面。这类卫星多采用太阳同步轨道，也有采用静止轨道和其他轨道的。③导航定位基准：这类卫星有导航卫星、测地卫星等。在这些卫星上装有光信标灯、激光反射器、无线电信标机、应答机等。它们的空间位置、到地面的距离和运行速度都可以预先确定，因而可用作定位、导航和大地测量的基准。地面的固定物体或移动物体、空中的飞机和海上的舰艇，都可以利用这类卫星来确定自己的坐标位置。
人造地球卫星按照天体力学规律绕地球运动。卫星运动的轨道取决于卫星承担的使命，由于受非球形地球引力场的影响，而且近地轨道卫星还要受大气阻力的影响，高轨道卫星、特别是静止轨道卫星还要受日月引力和光压的影响，卫星的实际运动情况是非常复杂的。
与人造地球卫星不同，空间探测器的主要探测对象不是地球。它们一般不是围绕地球运行，而是围绕其探测对象运动。例如，月球探测器是环绕或着陆于月球表面进行探测，其他行星探测器则围绕或着陆于相应的行星。这些探测器飞行的距离、空间与人造地球卫星有很大不同，因此其设计也与人造地球卫星大不相同。
对于月球及行星、小行星，探测的方式主要分为掠飞、环绕、着陆、巡视、取样返回等几类。目前人类已经发射了200多颗探测不同天体的空间探测器，实现了对太阳系内所有行星的探测。目前，探测冥王星的探测器“新视野号”（图2－3）正在飞往冥王星的路上。人类对月球、火星、金星都实现了环绕与着陆探测，对其他行星至少实现了掠飞探测。通过分析研究空间探测器发回的数据，大大加深了人类对太阳系以致整个宇宙的了解，获得的知识远远超过人类几千年来天文观测的结果。
载人航天器可分为飞船、空间站和航天飞机三类。飞船和航天飞机是一种运输工具，可以把宇航员以及货物送入太空再安全返回地面，飞船一般为一次性使用，而航天飞机具有可重复使用的特点。空间站则是可较长时间运行在空间轨道上，为宇航员在太空长期生存和工作提供必要的条件。
载人航天器区别于无人航天器的最显著的特点是要增加生命保障系统，为宇航员提供生存的环境。由于有人直接参与飞行，因此对航天器的可靠性、安全性也提出了更高要求。
图2-3 美国于2006年发射的“新视野号”冥王星探测器，计划于2015年抵达冥王星
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