Ένα σύστημα υποστήριξης ζωής σε ένα διαστημόπλοιο περιλαμβάνει τεχνολογίες σχεδιασμένες να προσομοιώνουν τις συνθήκες διαβίωσης στη Γη. Αυτό περιλαμβάνει συστήματα απαραίτητα για τη βασική ανθρώπινη επιβίωση, όπως επαρκή ατμοσφαιρική πίεση, θωράκιση ακτινοβολίας απαραίτητη για την απειλή της υγείας από τις κοσμικές ακτίνες και τεχνητή βαρύτητα για την ελαχιστοποίηση της απώλειας οστικής πυκνότητας και της ατροφίας των μυών σε μεγάλες διαστημικές αποστολές. Άλλα βασικά στοιχεία ενός συστήματος υποστήριξης ζωής περιλαμβάνουν την ικανότητα ανακύκλωσης αέρα και νερού, διατήρηση της βέλτιστης θερμότητας και υγρασίας για την ανθρώπινη άνεση και συστήματα αποθήκευσης και διάθεσης απορριμμάτων τροφίμων.
Το Σύστημα Περιβαλλοντικού Ελέγχου και Υποστήριξης Ζωής (ECLSS) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) παρέχει ένα καλό μοντέλο ενός συστήματος υποστήριξης ζωής που θα πρέπει να προσαρμοστεί για οποιαδήποτε μακρινά επανδρωμένα διαστημικά ταξίδια στο εγγύς μέλλον, όπως ένα ανθρώπινο ταξίδι στο Αρης. Το ECLSS εξυπηρετεί πρωτίστως τη λειτουργία του καθαρισμού του αέρα στο ISS από σωματίδια, μικροοργανισμούς και ανεπιθύμητα αέρια όπως το εκπνεόμενο CO2 και πτητικές οργανικές ενώσεις που εκπέμπονται από εξοπλισμό ή φορτίο. Το σύστημα διατηρεί επίσης μια σωστή ατμοσφαιρική πίεση και επίπεδο υδρατμών, που διευκολύνει την ομοιόμορφη θερμοκρασία και πίεση σε όλο το σταθμό. Το νερό καθαρίζεται επίσης από το ECLSS, μαζί με την ικανότητά του να παρέχει φρέσκο οξυγόνο για την αναπνοή.
Αν και το σύστημα υποστήριξης ζωής που χρησιμοποιεί το ECLSS είναι αξιόπιστο και ανθεκτικό, δεν είναι εντελώς αυτόνομο. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού στο σταθμό ανακυκλώνεται και επαναχρησιμοποιείται πολλές φορές, συμπεριλαμβανομένης της πηγής παραγωγής οξυγόνου, αλλά ο σταθμός πρέπει ωστόσο να τροφοδοτείται περιοδικά με νερό. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι το νερό διασπάται για να δημιουργήσει οξυγόνο και το υδρογόνο που δημιουργείται στη διαδικασία ηλεκτρόλυσης για να γίνει αυτό εξαερίζεται στο διάστημα. Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για την ανάπτυξη ενός συγκροτήματος μείωσης διοξειδίου του άνθρακα (CReA) το οποίο θα αντιδρά το απόβλητο υδρογόνο με το CO2 που εκπνέει το πλήρωμα για την παραγωγή φρέσκου νερού και καυσίμου μεθανίου.
Ταξίδια μεγάλης διάρκειας στο βαθύ διάστημα που θα μπορούσαν να διαρκέσουν μήνες έως χρόνια θα απαιτήσουν ένα κλειστό οικολογικό σύστημα που είναι απολύτως αυτάρκης. Ένα από τα κύρια στοιχεία για αυτό θα είναι μια μορφή πηγής ενέργειας που είναι πιο ανθεκτική από τις μονάδες Power Supply Module (PSM) που χρησιμοποιεί ο ISS για τη διάσπαση του νερού και τον καθαρισμό του, καθώς και για την παροχή θερμότητας, φωτός και ηλεκτρισμού σε ο σταθμός. Επίσης, δεν θα είναι δυνατή η μεταφορά όλου του νερού και του αέρα που είναι απαραίτητο για τέτοια ταξίδια από την αρχή και θα απαιτείται εξοπλισμός αναγέννησης για την παραγωγή καθαρού νερού και αέρα στη διαδρομή.
Μία από τις προσεγγίσεις για τη δημιουργία ενός λειτουργικού συστήματος πρωτογενούς υποστήριξης της ζωής για την παροχή τροφής, αέρα και νερού ήταν μέσω των έργων Biosphere and Mars on Earth (MoE) που χρηματοδοτήθηκαν από την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος των ΗΠΑ (NASA). Προσπαθούν να προσομοιώσουν τις συνθήκες διαβίωσης σε ένα περιβάλλον εντελώς απομονωμένο από τον εξωτερικό ανεφοδιασμό. Ένα αποτελεσματικό σύστημα υποστήριξης της ζωής με βάση τα φυτά που δημιουργήθηκε από αυτή την έρευνα θα μπορούσε να καθαρίσει τον αέρα και το νερό, καθώς και να αποτελέσει πηγή τροφής. Η NASA βλέπει έξι κρίσιμα στοιχεία υποστήριξης της ζωής που πρέπει να αντιμετωπιστούν στο Advanced Life Support Project (ALS). Αυτά περιλαμβάνουν την ενασχόληση με την παροχή των βασικών καθαρών τροφίμων, νερού και αέρα, καθώς και με την επιμελητεία της βιομάζας, της θερμικής ενέργειας και των αποβλήτων.
Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της ανθρώπινης διαστημικής πτήσης μπορεί επίσης να είναι επιζήμιες λόγω της ακτινοβολίας, της έλλειψης βαρύτητας και της ψυχολογικής απομόνωσης του πληρώματος. Η θωράκιση επί του πλοίου μπορεί να προστατεύσει το πλήρωμα από μέρος της ακτινοβολίας στο διάστημα. Η περιστροφή ενός διαστημικού σκάφους στον κεντρικό άξονά του καθώς κινείται προς τον προορισμό του μπορεί επίσης να δημιουργήσει ένα προσομοιωμένο επίπεδο βαρύτητας κατά μήκος του εξωτερικού του κύτους, λόγω των επιπτώσεων της κεντρομόλου επιτάχυνσης.
Οι Ρώσοι κοσμοναύτες έχουν την πιο εκτεταμένη εμπειρία με την απομόνωση σε διαστημικούς σταθμούς που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Το 2002, διεξήγαγαν ένα πείραμα που ονομάζεται Προσομοίωση της Πτήσης Διεθνούς Πληρώματος στον Διαστημικό Σταθμό (SFINCSS), όπου οι εθελοντές ζούσαν εναλλάξ για οκτώ μήνες σε έναν περιορισμένο χώρο. Ένα ιστορικό αποστολών μεγάλης διάρκειας στον ρωσικό διαστημικό σταθμό Mir θεωρείται επίσης ως πολύτιμα ιατρικά και ψυχολογικά δεδομένα. Μπορεί να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για την προετοιμασία για τα αποτελέσματα που μπορεί να συναντήσει οποιοδήποτε πλήρωμα σε μια αποστολή ενάμιση έτους στον πλανήτη Άρη.