如果说地球是人类温馨家园的话，太空就是人类的险恶之地。在缺氧缺水和充满辐射的太空，航天员必须要有过硬的内环境以适应恶劣的外环境。例如，宇航员在太空要遇到超重、失重、低压、缺氧、高低温、振动、噪声、辐射、隔绝等环境，这就要求他们不仅要有超强的生理功能，还需要有良好的心理素质。
航天员要有比一般人更优秀和更强健的生理机能。细数起来，主要有四个方面，即超重耐力、抗低压能力、很好的前庭功能和血液重新分布能力。在美国和俄罗斯，具有优秀内环境的航天员都是从歼击机飞行员中选拔出来的，也就是说一般人要经过几个阶梯才能成为航天员：普通人→飞行员→歼击机飞行员→航天员。
要有极佳的前庭功能
前庭功能关系到宇航员在太空失重状态下是否会发生航天运动病。人的耳朵分为外耳、中耳和内耳(又称迷路)。前庭就在人的内耳中，是内耳器官之一。前庭负责感知人体空间位置。如果前庭发生故障，会影响人的感知能力，并产生眩晕。
航天员在升空时和在空间环境下，前庭感觉器官会受到大起大落的冲击。例如在太空处于失重状态时，人体会出现强烈的不适应，出现与一般人相似的晕车和晕船感觉，最初表现为上腹部不适，然后出现面色苍白、出虚汗、头晕、眼花、恶心、呕吐，吐过以后症状会明显减轻，这就是航天运动病。该病一般在载人飞船进入轨道后发生，会持续2～4天。此前的资料表明，有半数以上的航天员入轨后会患上这种病。
前庭功能是影响航天员内环境的一个重要因素。选拔航天员必须要挑选那些前庭功能极好的人，一般要采用转椅、秋千或对耳部器官的温度刺激等手段来检查入选者前庭器官的敏感性和稳定性。
以超重耐力对抗重力加速度
在乘坐航天器上天和返回时，航天员要承受极高的重力加速度，这就需要选拔具有相当的超重耐力的人。这种选拔是用离心机来测定候选者的横向（胸-背向）和纵向（头-盆向）的超重耐力。不同的载人航天器飞行过程中超重值是不同的。飞船的超重值较大，而航天飞机的超重值较小。通常要求航天员的纵向超重耐力不应低于3g，横向超重耐力应为纵向超重耐力的3倍。符合这样条件的人即使在战斗机飞行员中也极少，因为战斗机飞行员的横向超重耐力一般也只有3~5g。
航天服是航天员的保护伞
具备上述优秀的内环境还不足以保证宇航员在太空中安全地生活和工作，太空环境恶劣，对于要到航天器外的太空行走的航天员更是一种严峻的挑战。除了微重力环境外，太空的高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场等因素就对航天员极为有害。例如太空中的辐射主要有X射线、γ射线、宇宙射线和高速太阳粒子，它们会对人体造成严重的伤害。太空中的微流星和空间碎片一旦碰上宇航员，所造成的危害也不堪设想。
为应付太空的险恶外环境，人类需要设计最好的防护服来保护航天员。好的宇航服应当具备这样的功能：为航天员出舱活动提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温湿度，以保障航天员生命活动的需要。航天服要有足够的强度，能防止辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害，保证航天员能够工作。
