從20世紀60年代中期開始，人造衛星的發展已從探索試驗階段進入實用階段。各種應用衛星相繼投入使用。科學衛星和技術試驗衛星獲得相應發展，取得了一些重要發現和技術成果。衛星的發射數量急劇上升，應用範圍日益擴大。20世紀70年代以來，各種衛星在發射數量上有所減少，但質量卻有顯著提高。
航天器的研製帶動了其他工業部門的發展，促進了科學技術的進步。航天技術領域的許多新設計、新結構、新材料、新工藝及高可靠性的元器件和精密儀器逐漸推廣到其他領域中應用，大大提高了產品的質量和勞動生產率。但是更主要的還是直接利用衛星完成軍事和國民經濟使命，起到其他手段無法起到的作用。應用衛星的種類繁多，有直接為軍事目的服務、支援地（海）麵武裝力量的照相和電子偵察衛星、預警衛星、海洋監視衛星和核爆炸探測衛星；有攻擊敵方航天器的反衛星係統；有軍用和民用通信衛星、導航衛星、氣象衛星和測地衛星；還有民用的地球資源衛星、天文衛星、生物衛星、廣播衛星和其他科學探測衛星。
應用衛星的技術發展的進程大體都經過3個階段。技術試驗階段：主要是探索實現途徑、發展專用設備，進行地麵和飛行試驗，驗證工作原理和設備功能。半實用階段：發射能在有限時間和空間內服務的衛星，如氣象衛星、導航衛星和偵察衛星的早期型號，它們所取得的信息和提供的服務都是局部的。實用階段：20世紀70年代之後，航天活動的特點之一是發展各種使命的衛星應用係統，也就是陸續發射多顆衛星，使之按一定規律運行，組成空間衛星網和地麵設備配套的係統，實現時間、空間連續服務。
太空探測
空間探測技術的發展
人類進入太空的前奏是對空間進行廣泛的探測，采用的手段就是空間探測器。空間探測很自然地是由近及遠進行的，從地球自己的衛星月球開始，進一步便是本家族太陽係的各個行星及其衛星，最後再飛出太陽係，深入到遙遠的係外星際空間進行探測。
奧秘無窮的月球探測
伽利略是第一位用望遠鏡看到崎嶇不平月球表麵的科學家。到19世紀末，人類對月球向著地球的一麵所拍攝的照片已達到1公裏的分辨率。20世紀50年代後期，前蘇聯和美國都製定了用無人探測器考察月球的計劃。1959年前蘇聯以拍攝月球背麵圖像為目標，先後發射了3個月球探測器。第一個探測器從月球一側約5000公裏處飛過，未發回信息，進入了太陽軌道。第二個命中月球，在即將撞擊月球表麵的瞬間，向地球發回關於月球附近不存在強磁場和輻射帶的信息。這是第一個到達地球以外其他天體的航天器。第三個探測器從月球的南麵7900公裏進入繞月飛行軌道，經過月球背麵時拍攝到月球背麵70％從未被人類見過的區域和30％可從地麵看見的月球表麵。探測器飛回地球時，軌道正處於地球北半球的上空，有利於前蘇聯地球站跟蹤和數據接收。探測器在回程中又將所拍攝的資料重複播送。地球站收到並整理出約30張關於月球背麵的圖像，月球背麵的麵貌第一次被揭開了。
1963～1976年是前蘇聯實施月球考察計劃的第二個階段。在此期間前蘇聯共發射21個“月球”號探測器。最重要的成果是：“月球”16、20和24號分別於1970年9月、1972年2月和1976年8月在月麵軟著陸並鑽孔取樣，將月球的土壤和岩石樣品帶回地球；“月球”17號和21號在1970年11月和1973年1月分別攜帶一輛重約1．8噸的月球車在月球表麵軟著陸，由地麵遙控月球車在月球表麵自動行駛考察。兩輛月球車分別行駛了10．5和37公裏。
美國早期的月球探測器是“先驅者”號探測器，從1958年開始發射。前3個都因未達到預定速度而失敗，第4個雖然發射成功，但時間上已晚於前蘇聯，且在離月球很遠處飛過，未發回重要信息。此後，美國把對月球探測的第二個階段計劃與“阿波羅”載人登月計劃結合起來，執行了“徘徊者”號探測器、“勘測者”號探測器和“月球軌道環行器”計劃。
遙遠無際的行星探測
太陽係的九個行星分為內行星和外行星。4個內行星是水星、金星、地球和火星，5個外行星是木星、土星、天王星、海王星和冥王星。行星探測可分為內行星探測和外行星探測兩類。