空间应用
20世纪初的太空梦想家认识到，将卫星送入轨道可以提供直接的和有形的造福地球上的人们。例如,阿瑟·c·克拉克他在1945年描述了一种方法，即在赤道上方约35800公里(22250英里)轨道上运行的三颗卫星可以在全球范围内中继通信。在这个轨道上，叫做a地球静止轨道，卫星的轨道周期将等于地球的自转周期，因此从地面上看，卫星在天空中是静止的。(有关卫星轨道,看到太空飞行:地球轨道)。1946年RAND项目为美国陆军空军提供的一份报告前任兰德公司(RAND Corporation)的研究人员指出，能够从太空观察地球的好处包括区分美国飞机投下的炸弹的撞击地点，以及改善天气预报。
空间开发，实际应用的能力宇宙飞船而从太空收集的数据，也在太空探索的同时不断发展。空间应用有两大类。一种是提供被认为是公共产品的利益。，that cannot easily be marketed to individual purchasers—and thus are usually provided by governments, using public funds. Examples of public-good space applications include meteorology; navigation, position location, and timing; and military and national security uses. The other category of applications provides goods or services that can be sold to purchasers at a profit. These applications are the basis for the commercial development of space by the private sector. Examples of existing commercial space applications include various forms of telecommunications and数据传输通过卫星、地球表面遥感和商业太空运输。其他应用程序，例如太空旅游在微重力条件下制造高价值材料环境，以及地外资源的商业开发，可能会在未来出现。
许多空间应用既有民用用途，也有军事用途，因此两个部门都开发了类似的系统。如何有效地管理和使用这些双重用途的系统是一个持续的政策问题。
气象学
气象学家最初是这样认为的卫星它将主要用于观察云层模式，从而提供即将到来的风暴预警。他们并不认为空间观测是改善整体天气预报的核心。然而，随着天基仪器技术变得越来越复杂的，卫星被要求提供大气中其他变量的三维剖面，包括温度、水分含量和风速。这些数据对现代社会至关重要天气预报．
气象卫星被放置在两种不同轨道中的一种。地球静止轨道上的卫星提供了覆盖地球表面大片区域的云模式的连续图像。根据这些模式的变化，气象学家可以推断出风速并定位正在形成的风暴。在较低轨道上以南北方向排列的卫星，称为极地轨道，可获得有关大气状况变化的更详细资料。当地球在它们的轨道下旋转时，它们还提供重复的全球覆盖。在美国在美国，军事和民间机构都各自开发了独立的极地轨道探测器气象卫星系统;中国、欧洲及俄罗斯也有部署他们自己的极地轨道卫星。美国，欧洲，俄罗斯，中国，印度,日本已发射轨道地球同步气象卫星。
虽然研发生产气象卫星所需的活动已由各空间机构进行，对卫星操作的控制通常已移交给一般负责天气预报的组织。在美国国家海洋和大气管理局(美国国家海洋和大气管理局)操作地球静止轨道和极地轨道卫星进行短期和长期预报;美国国防部也开发了类似的军用卫星。在欧洲，一个政府间组织叫欧洲气象卫星组织成立于1986年，负责操作欧洲的气象卫星，并为各国气象部门提供观测数据。世界各地的机构合作交流数据来自他们的卫星。气象卫星是一个很好的例子，既表明空间系统有能力为人类提供极其宝贵的利益，又表明需要进行国际合作以最大限度地扩大这些利益。
定位，导航和定时
1957年，科学家追踪了第一颗卫星，人造卫星1、发现他们可以通过分析多普勒频移(看到多普勒效应)相对于地球上某个固定位置的传输信号频率。他们明白，如果这个过程可以逆转。，if the orbits of several satellites were precisely known—it would be possible to identify one’s location on Earth by using information from those satellites.
认识到这一点，再加上需要确立潜艇的运载位置弹道导弹，领导了美国和苏联分别在20世纪60年代和70年代初开发了卫星导航系统。然而，这些系统不能提供高度准确的信息，使用起来也很笨重。两国随后开发了第二代产品——美国导航星全球定位系统(GPS)和苏联全球卫星导航系统(GLONASS)——在很大程度上解决了它们前辈的问题。这些系统的最初目的是支持军事活动，它们在军事控制下继续运作，同时为各种各样的民用用途服务。
GPS至少需要24颗卫星，其中4颗卫星分布在6个轨道上。全面部署补充1994年完成了一项卫星计划，其中包括为不断补充和更新和维修轨道上的几颗备用卫星提供经费。每颗卫星都携带四个精确到一纳秒的原子钟。由于卫星的轨道由地面控制人员非常精确地维持，而且每颗卫星发出的时间信号也非常精确，拥有GPS接收器的用户可以确定他们与至少四颗卫星的距离，并根据这些信息在三维空间中精确定位，水平精度约为3米(10英尺)，垂直精度约为5米(16英尺)。
GLONASS于1995年开始运作，其运作原理与全球定位系统相同。完全部署系统由分布在三个轨道上的24颗卫星组成。然而，由于俄罗斯的经济困难，GLONASS多年来没有得到很好的维护，替代卫星的部署也很缓慢。然而，随着经济条件的改善，俄罗斯政府高度重视实现和维持一个全面运行的GLONASS系统。
尽管GPS和GLONASS起源于军事，但民用用户已经激增。他们从野外露营者、农民、高尔夫球手、休闲水手到测量员、汽车租赁公司、公共汽车和卡车车队，以及世界上的航空公司。来自GPS卫星的定时信息也被互联网和其他计算机网络用来管理信息流。用户已经找到了将位置定位精度提高到几厘米的方法结合GPS信号与地面增强或GLONASS信号，以及负担得起的GPS接收机使系统广泛使用。
美国认为全球定位系统是向所有用户免费提供的一项全球公用事业，并表示有意在无限期的将来维持和升级这一系统。然而，有人表示关切的是，诸如空中交通管制不应该依赖于一个国家军事力量控制的系统。作为回应，欧洲在20世纪90年代末开始开发自己的导航卫星系统伽利略，将在文官控制下运作。伽利略号于2016年投入使用。在21世纪初，中国开始发展自己的全球导航系统，称为北斗(“指南针”)。北斗系统最初由三颗在中国上空的地球静止轨道上的卫星组成，于2000年开始运行。完整的全球版北斗系统于2020年完成。日本和印度开发了区域使用的系统，准天顶卫星系统(QZSS)和印度的导航系统星座这两艘潜艇分别于2018年投入使用。
太空的军事和国家安全用途
那些在国外部署武装部队的国家和组织很快认识到天基系统在军事行动中的巨大用途。美国，俄罗斯，英国，法国，中国，北大西洋公约组织此外，在较小程度上，其他欧洲国家也部署了越来越复杂的空间系统，包括专用于军事用途的通信、气象、定位和导航卫星。此外，美国和俄罗斯还开发了卫星，用于对敌方导弹发射提供早期预警。这些卫星中的许多都是为了满足独特的军事需求而设计的，例如在战争环境中运行的能力，当对手可能试图干扰它们的功能时。
迄今为止，军事空间系统主要服务于增强陆基、空基和海基军事力量的效能。指挥官依靠卫星与前线部队联系，在极端情况下，国家当局可以利用卫星发布发射核武器的命令。气象卫星协助规划空袭，定位卫星用于高精度地引导武器击中目标。
尽管太空被大量用于军事用途，但没有一个国家部署了能够攻击在轨卫星或向地球上的目标发射武器的太空系统。然而，随着越来越多的国家收购军事太空能力以及由于世界各地的区域和局部冲突持续存在，目前尚不清楚太空是否会继续被视为无武器的避难所。
除了认识到太空系统在战争中的价值外，美国和苏联的国家领导人很早就认识到，收集诸如武器开发和部署以及部队调动等地面活动信息的能力将有助于他们规划自己的国家安全活动。因此，两国都部署了各种收集情报的太空系统。其中包括侦察卫星，可以提供接近实时的地球表面高分辨率图像，用于识别威胁活动、规划军事行动和监测军备控制协议。其他卫星收集电子信号，如电话、无线电、互联网信息和其他发射信号，这些信号可用于确定特定地点正在发生的活动类型。大多数涉及国家安全的太空活动都是以高度机密的方式进行的。随着这类卫星系统对国家安全的价值越来越明显，其他国家，如法国，德国，意大利美国、中国、印度、日本和以色列，发展出了相似的功能，还有一些人已经开始规划自己的系统。