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宙和地球进行观察，开展科学实验等。任务专家也要接受操作航天器各系统和载荷的全面训练，精通所有飞行任务实施要求、载荷任务的目的及其运行管理，从而参与飞行任务计划，协调所有载荷实验与航天器之间的相互关系，最终要负责完成轨道飞行中各个载荷实验的任务。
军事专家是在太空执行军事任务的特殊航天员，他们在航天器上执行侦察、武器试验等任务。
非职业航天员包括载荷专家、教师、旅游者等，其中载荷专家占大多数，在美国航天的几位美籍华人属于这一类。他们携带特定仪器设备，在载人航天器上从事特定实验、生产特定产品、搜集特定的科学数据；与地面载荷指控中心直接通信，进行专项研究活动。
面对失重 缺氧 孤独 宇宙射线 流星撞击
职业航天员训练 特殊环境因素最难过关
载人航天比航空要复杂得多，需克服失重、超重、缺氧、孤独、火箭发动机的震动与噪声、宇宙射线的影响和流星体撞击航天器等一系列艰难险阻，因而对航天员的生理和心理素质有较高的要求。航天员要有强烈的事业心和献身精神，载人航天风险很大，生命瞬间即可消失，身体也可能留下难以医治的病痛。航天员身体要求至少要过四关：医学选拔、生理机能选拔、特殊环境因素选拔和心理选拔。特殊环境因素检查的训练过程大约为1年，目前淘汰比例约为1∶100，是最难的一关，例如要进行低气压与缺氧耐力检查，最大体力负荷检查振动力检查等。未来的国际空间站对航天员心理要求更高，各国航天员需协同工作，语言沟通能力也是一项标准。
根据航天任务及其对各类航天员的不同要求，航天员的选拔与培训项目、内容和标准也各异，美国把航天员的身体素质分为3级。中国航天员训练有8大类58个专业，教练把它称为“58个阶梯”，航天员们每登上一个阶梯，就等于向太空走近了一步。比如超重耐力适应性训练，对飞行员的要求是最大做到5倍于自己体重的加速度，持续时间仅3秒；而航天员要做到8倍于自己体重的加速度，持续时间达40秒。低压缺氧训练，航天员要以相当于每秒15米的速度，经受迅速提升到5000米高空瞬间带来的缺氧和减压的考验，并持续30分钟。血液重新分布适应性训练，航天员持续多天保持负15度卧姿，再转到正70度的立姿。转椅试验，航天员坐在转椅上，变换各种角度进行飞速旋转。如果不这样训练，人在太空连一般生活都极困难。职业航天员一般需要训练3-4年，载荷专家需要2.5年，太空游客则不到半年。
美国和苏俄为训练航天员研制了不少训练器和飞行模拟器，包括航天服的穿脱和使用、航天食品和餐具的使用等，都要一一进行训练。美国的航天员培训中心有约翰逊航天中心和肯尼迪航天中心，肯尼迪航天中心是在发射前进行必要的训练。俄罗斯是在被叫作“星城”的加加林训练中心训练航天员，那里有1∶1的航天器模型装置、大型训练水池、天文馆训练楼等，世界第一位太空游客蒂托在这里训练了3个多星期后升空。
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