С первых же реальных шагов в космос картина начала плавно меняться. Сначала выяснили, что вокруг Земли имеется радиационный пояс — область магнитосферы, в которой накапливаются заряженные частицы высоких энергий, прилетающих к нам в потоке солнечного света. Находиться в этом поясе человек способен очень короткое время — если он не защищен мощным экраном, то очень быстро получит лучевую болезнь. Подавляющее большинство орбит выше 500 километров и ниже 20 000 километров закрыты для космонавтов и обитаемых станций. При этом забросить выше тяжело и дорого, а ниже космические аппараты тормозятся в слоях атмосферы (которая, кстати, имеет дурную привычку разбухать под воздействием солнечных вспышек), сходят с орбиты и падают.
Метеорная угроза сразу поблекла на фоне возможности подвергнуться ионизирующему облучению — ведь заряженные частицы встречаются не только в радиационных поясах. Кроме того, оказалось, что в космосе, на солнечной «стороне», куда больше шансов перегреться, чем замерзнуть, ведь в пустоте нет конвективного теплообмена и нагреваемый объект сбрасывает избыточное тепло тоже через излучение, а организовать соответствующую систему на маленьком корабле не так-то просто. Поскольку проблема сброса избыточного тепла далека от разрешения, конструкторы космической техники были вынуждены отказаться от атомных двигателей, на которые некогда возлагались большие надежды.
Главные же сюрпризы преподнесла невесомость. Если первые кратковременные полеты космонавтов, несмотря на единичные случаи индивидуальной «непереносимости», внушали оптимизм, то после полета «Союза-9», состоявшегося в июне 1970 года и продолжавшегося 18 суток, выяснилось, что она способна убить.
Из космоса тогда вернулись Андриян Николаев и Виталий Севастьянов. Вот что об этом рассказывает Севастьянов: «Когда приземлились, нам было очень тяжело. Встретила нас поисковая группа быстро. Андрияна вытащили на руках, а я вылез сам и сел на обрез люка, но спуститься не могу. Еле дотерпел, пока и меня сняли. Андриян сидит и утирает лицо землей, а по пыльным щекам стекают слезы. Встать мы не могли. На носилках нас занесли в вертолет. Андрияна положили на лавку, а меня на пол около керосинового бака. Летим. И вдруг врачи к Андрияну кинулись и что-то суетятся. Я на четвереньках подполз, посмотрел — а он без сознания. Еле откачали… Так нас на носилках из вертолета и вынесли…»
Обследование показало, что космонавты находились в тяжелейшем состоянии: сердце по площади уменьшилось на 12 %, а по объему — на 20 %, периметр бедра уменьшился на 7,5 сантиметра, периметр голени — на 3,5 сантиметра. Космонавты испытывали мышечные боли, к вечеру у них поднялась высокая температура и участился пульс.
На следующий день экипаж «Союза-9» самолетом был доставлен из Караганды на аэродром Чкаловский, а оттуда в профилакторий Звездного городка под неусыпное внимание лучших врачей страны. Период острой реадаптации у космонавтов продолжался более двух суток. Более шести суток они не могли встать и самостоятельно ходить, но благодаря усилиям врачей постепенно восстановили свое здоровье.
Дальнейшие исследования влияния невесомости да человеческий организм выявили ее коварство. Длительное нахождение в невесомости приводит к серьезным изменениям в организме, приводящим к появлению тошноты, дезориентации и вызывающим снижение двигательной активности, потерю мускульной массы, вымывание кальция из костей, уменьшение объема крови, снижение работоспособности и иммунитета к инфекционным заболеваниям. Тело человека вытягивается, увеличивается его рост (в среднем на три сантиметра), но при этом становится дряблым и чрезвычайно уязвимым при травмах. Сами травмы заживают медленнее. В невесомости развиваются анемия (малокровие), учащенное сердцебиение, сопровождающееся аритмией; из-за перетока крови от ног к голове ухудшается работа мозга, что может привести к психическим расстройствам.
В ходе многолетних наблюдений и экспериментов был разработан целый комплекс профилактических средств (бегущая дорожка, велоэргометр, эспандеры, нагрузочный костюм «Пингвин», пневмовакуумный костюм «Чибис», минеральные пищевые добавки и другие средства), которыми стали оснащать все орбитальные станции. Предложенные мероприятия оказались эффективными: хотя длительность полетов экипажей впоследствии регулярно увеличивалась, космонавты по возвращении на Землю чувствовали себя вполне нормально. Ярким примером тому служит рекордный полет врача-космонавта Валерия Полякова — без ощутимых последствий для здоровья он прожил в космосе 437 суток, на практике доказав, что полет человека к другим планетам возможен и не причинит ему существенного ущерба.