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1959年开始，苏、美两国将卫星研究重点转向回收技术，而要实现回收，则必须控制卫星的飞行姿态和研制准确的反作用喷射，这在技术上的难度不小。
美国从1959年2月起进行了卫星在地球高空摄影和卫星回收的实验，平均每月发射一颗卫星。1960年8月10日，美国发射“发现家8号”，8月13日回收获成功，回收卫星的重量45公斤。
前苏联于1960年5月15日发射宇宙飞船1号，由于反向喷射控制失灵，飞船回收失败。8月19日，前苏联又发射宇宙飞船2号，绕地球飞行两天后，飞船回收获得成功，比美国回收成功时间晚8天。宇宙飞船2号重4.6吨，装狗2只，还有其它小动物。两只狗平安返回地面，比美国的回收规模大，技术指标高。1960年12月1日，前苏联发射宇宙飞船3号，技术难度大，轨道和未来的载人地球卫星轨道计划一致，但回收未能成功。前苏联研究了失败的教训，改进措施，于1961年3月9日发射宇宙飞船4号，1961年3月25日发射宇宙飞船5号。这两次飞船回收都获得成功，为载人飞船的发射打下可靠的基础。
其他国家的人造卫星的研制工作，都与苏、美两国的差距较大，而且多数国家是利用外国火箭将自己的卫星发向太空的，或是与苏、美合作发射的。
1966年2月17日，法国发射“音域1A”卫星。
1969年11月8日，西德发射“阿祖尔1”卫星。
1970年2月，日本发射“大偶号”卫星。
1970年4月24日，中国发射科学实验卫星，是自行设计、制造的，重173公斤。1971年3月3日发射科学实验卫星，重221公斤。1975年7月26日，发射科学探测与技术实验卫星。1975年11月29日回收成功。1975年12月26日和1976年8月23日两次发射科学探测与技术实验卫星。1976年12月7日和1978年两次发射科学探测与技术实验卫星，并且两次回收成功。1981年9月20日，用一枚火箭发射三颗卫星成功，用于空间物理探测。1984年4月24日发射试验通信卫星。1985年10月21日发射科学探测与技术实验卫星。1986年2月1日发射实用通信广播卫星。
载人宇宙飞船是前苏联率先发射成功的。
1961年3月11日，前苏联完成载人宇宙飞船的试验，用“太空舱1号”载木偶人进行模拟实验。载人宇宙飞船比一般卫星复杂得多，飞行控制也困难得多。它要求很高的可靠度和精度，要能安全飞行并返回地面，宇宙飞船运载量以吨计，运载火箭的推力要求更大；宇航员要严格训练，具备优秀的体力、智力和技能。这些要求，对于开创时期的载人飞船是必需的，达到这些要求，就是对于宇航技术最发达的苏、美两国，都是相当艰难的事情，它们正是在这个尖端领域争夺领先权。
1961年4月12日，苏联发射世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”获得成功，人类第一个到宇宙去旅行的加加林驾“东方1号”飞行，证明在失重情况下人可以正常进行工作，脑子无异常。加加林第一次在地球外观看美丽的蓝色地球，兴奋地与地球控制站通话。宇宙飞船绕地球飞行一周后，安全返航着陆。从此人类进入宇航时代。
1961年8月7日，前苏联发射“东方2号”，由宇航员季托夫驾驶，绕地球飞行17周，续航25小时，平安返回地面。前苏联在载人宇宙飞船方面又占了优势。
美国急起直追，加紧火箭和卫星的研制更新。1961年10月27日，美国的“土星”火箭发射成功，推力超过前苏联“东方号”。这是美国火箭赶上前苏联的转折点。前苏联“东方号”的运载火箭已相当强大，按照谢尔盖·科罗廖夫方案，设计成集束式-液体火箭，起飞重量300吨，起飞推力500吨。
1962年6月20日，美国的“水星计划”成功，用阿特拉斯远程火箭发射“水星6号”，由宇航员格林驾驶，绕地球飞行3周，第一周温度调节装置发生故障，第二周自动控制装置失灵，格林自己直接用手控制驾驶，第三周快着陆时，耐热装置又发生故障。环球飞行3周，格林体重减轻3公斤，由于他的出色驾驶，得以完成绕地球3周的惊险宇航返回地球，在海面溅落成功，标志着美国以较快的速度追了上来。
1962年8月11日和12日，前苏联先后发射“东方3号”和“东方4号”，指令这两艘飞船在同轨道接近飞行，在“东方3号”绕地球飞行64周时，才又发射的“东方4号”，埃克拉耶夫驾驶3号，波波毕奇驾驶4号，这次飞行称为“伙伴飞行”，“幽会飞行”。“东方3号”首次用电视向地面传播飞船舱内的情景。
1963年6月14日，前苏联发射“东方5号”，由毕克夫斯基驾驶，6月16日，又发射“东方6号”，世界第一个由女航天者泰勒西克娃驾驶，这又是一次同轨道“幽会飞行”，6月19日两飞船返回地面。“东方5号”飞行119小时，绕地球81周，行程3.3万公里。令人惊奇的是泰勒西克娃并不是宇航驾驶员，但飞行顺利，说明普通人在高超的技术条件下也能进行宇宙飞行，而且男女都可以。
1962年，美国载人飞船飞行增加到绕地球6周。1963年5月16日，库巴驾驶的载人飞船绕地球飞行22周。
载人飞船的研制向大型载人飞船方向发展。1964年10月12日，前苏联发射沃斯霍物1号，重10多吨，载3名宇航员，其中一个驾驶员，1个科学工作者，1个医生。科学工作者从星体方向测定宇宙飞船的位置，为未来的登月和到火星去做准备。医生以平衡感觉(是否头晕)为中心对宇航员身体情况进行实地观察，为未来长时间宇航作准备，还对宇航员不穿宇航服进行实地观察。但这是一次冒险行动，因为当时前苏联只有运载两名穿宇宙服乘员的能力。
1963年11月1日，前苏联发射可以自由操纵方向的飞船“贝留特1号”，1964年4月1日发射“贝留特2号”，为空间对接和登月飞行作准备。
美国也不甘落后，加紧这方面的研究。1965年3月23日，美国发射“双子星1号”飞船在太空作改变轨道的试飞，由格里森和约翰·杨两人驾驶，并实现两个飞船的对接。实验证明，美国的“双子星”飞船比苏联“东方号”飞船更精密，宇航员已能带着小型喷枪装置离开密封舱作“太空散步”。1965年12月，“双子星”6号和7号在太空相距30cm飞行，为以后的飞船对接和轨道站打下基础。
1966年前苏联首席火箭专家科罗约夫去世，使前苏联的空间计划受到很大损失。
1973年，美国有9位宇航员在太空实验室逗留3000多小时，获得很多太阳物理、地球资源和人体反应的知识。1975年5月到7月，前苏联宇航员在太空停留63天，并与美国飞船实现两天的对接。1979年8月，前苏联宇航员在太空生活175天。
1969年1月，前苏联“联盟”4号和5号相隔一天从地面发射，在空间轨道上首次对接成功，宇航员从5号飞船，通过对接口进入4号飞船。
载人宇宙飞船的成功，为人类登月成功打下基础。终于，人类于1969年7月20日真的登上了月球。
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