Gyvybės palaikymo sistema erdvėlaivyje apima technologijas, sukurtas imituoti gyvenimo sąlygas Žemėje. Tai apima sistemas, būtinas pagrindiniam žmogaus išgyvenimui, pvz., tinkamą atmosferos slėgį, apsaugą nuo radiacijos, būtiną kosminių spindulių keliamai grėsmei sveikatai, ir dirbtinę gravitaciją, kad būtų sumažintas kaulų tankio praradimas ir raumenų atrofija ilgų kosminių misijų metu. Kiti esminiai gyvybės palaikymo sistemos elementai yra galimybė perdirbti orą ir vandenį, palaikyti optimalią šilumą ir drėgmę, kad būtų patogu žmonėms, ir maisto saugojimo bei atliekų šalinimo sistemos.
Aplinkos kontrolės ir gyvybės palaikymo sistema (ECLSS) Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) yra geras gyvybės palaikymo sistemos modelis, kurį reikės pritaikyti bet kokioms ilgoms pilotuojamų erdvėlaivių kelionėms artimiausioje ateityje, pavyzdžiui, žmogaus kelionėms į Marsas. ECLSS visų pirma atlieka funkciją, skirtą ISS orui išvalyti nuo kietųjų dalelių, mikroorganizmų ir nepageidaujamų dujų, tokių kaip iškvepiamo CO2 ir lakiųjų organinių junginių, kuriuos išskiria įranga ar krovinys. Sistema taip pat palaiko tinkamą atmosferos slėgį ir vandens garų lygį, o tai palengvina vienodą temperatūrą ir slėgį visoje stotyje. Vanduo taip pat valomas ECLSS, taip pat jo gebėjimas aprūpinti šviežiu deguonimi kvėpavimui.
Nors gyvybės palaikymo sistema, kurią naudoja ECLSS, yra patikima ir patvari, ji nėra visiškai savarankiška. Didžioji dalis stotyje esančio vandens yra daug kartų perdirbama ir pakartotinai naudojama, taip pat kaip deguonies generavimo šaltinis, tačiau stotis vis tiek turi būti periodiškai aprūpinama vandeniu. Taip yra iš dalies dėl to, kad vanduo suskaidomas, kad susidarytų deguonis, o elektrolizės procese susidaręs vandenilis išleidžiamas į kosmosą. Vykdomi tyrimai siekiant sukurti anglies dvideginio mažinimo mazgą (CReA), kuris sureaguos vandenilio atliekas su įgulos iškvepiamu CO2, kad susidarytų gėlas vanduo ir metano kuras.
Ilgos trukmės kelionėms į gilią erdvę, kuri gali užtrukti mėnesius ar metus, reikės uždaros ekologinės sistemos, kuri būtų visiškai savarankiška. Vienas iš pagrindinių komponentų bus energijos šaltinis, kuris yra patvaresnis nei maitinimo modulio (PSM) blokai, kuriuos ISS naudoja vandeniui skaidyti ir išvalyti, taip pat tiekti šilumą, šviesą ir elektrą. stotis. Taip pat nuo pat pradžių nebus galima vežtis viso tokioms kelionėms reikalingo vandens ir oro, o norint pagaminti švarų vandenį ir orą pakeliui reikės regeneracinės įrangos.
Vienas iš būdų sukurti veiksmingą pirminę gyvybės palaikymo sistemą, tiekiančią maistą, orą ir vandenį, buvo Biosferos ir Marso Žemėje (MoE) projektai, kuriuos remia JAV nacionalinė aeronautikos ir kosmoso administracija (NASA). Jie bando imituoti gyvenimo sąlygas aplinkoje, visiškai izoliuotoje nuo išorinio tiekimo. Veiksminga augalinės kilmės gyvybės palaikymo sistema, sukurta remiantis šiais tyrimais, galėtų išvalyti orą ir vandenį, taip pat būti maisto šaltiniu. NASA mano, kad įgyvendinant išplėstinį gyvybės palaikymo projektą (ALS) reikia atsižvelgti į šešis esminius gyvybės palaikymo elementus. Tai apima švaraus maisto, vandens ir oro pagrindų aprūpinimą bei biomasės, šilumos ir atliekų logistikos klausimus.
Ilgalaikiai žmonių skrydžiai į kosmosą taip pat gali būti žalingi dėl radiacijos, nesvarumo ir psichologinės įgulos izoliacijos. Ekranas laive gali apsaugoti įgulą nuo kai kurios erdvėje esančios spinduliuotės. Erdvėlaivio sukimas apie centrinę ašį, kai jis juda tikslo link, taip pat gali sukurti imituojamą gravitacijos lygį išilgai jo išorinio korpuso dėl įcentrinio pagreičio.
Rusijos kosmonautai turi didžiausią izoliavimo patirtį aplink Žemę skriejančiose kosminėse stotyse. 2002 m. jie atliko eksperimentą, pavadintą Tarptautinės įgulos skrydžio modeliavimu kosminėje stotyje (SFINCSS), kur savanoriai aštuonis mėnesius pakaitomis gyveno uždaroje erdvėje. Ilgalaikių misijų Rusijos kosminėje stotyje Mir istorija taip pat vertinama kaip labai vertingi medicininiai ir psichologiniai duomenys. Tai gali būti labai svarbu ruošiantis padariniams, kuriuos gali susidurti bet kuri įgula pusantrų metų trukmės misijoje į Marsą.