仿生學是1960年正式誕生的一門綜合性邊緣科學。它研究生物系統的結構特性、能量轉換和信息傳遞過程，並利用所獲得的知識改進現有或創造新的機械、儀器、建築結構和過程。
載人航天器是保證航天員在太空中執行航天任務並安全返回地面的航天器。受各種生物的啟發，科學家利用仿生學原理為航天器的設計、工作、運行和故障分析提供最可靠的參考。
人眼結構的啟示
人眼可以比較周圍的景物，使人感覺到自己的運動和位置狀態，並確定物體的距離、形狀和相對大小。科學家從中得到靈感，研製出一種“人造眼”，稱為“生物電子位置發射器”。該裝置可用於在下降階段自動控制航天器的制導。
蒼蠅的啟示
蒼蠅的複眼包含4000只可以獨立成像的單眼，幾乎可以360度看到物體。在“飛眼”的啟發下，由1300多個小鏡頭組成的“飛眼”相機，一次可拍攝1300多張高分辨率照片，在航天領域得到了廣泛的應用。
蒼蠅可以連續飛行幾個小時而不著陸，速度可達每小時20公里。它不需要滑動。它能以與地面成30度角的角度快速起飛。它可以停下來，在空中急轉。它可以垂直升降。著陸動作也很輕。科學家們發現，蒼蠅的翅膀後面有一對小翅膀，楫翅，就像船上的槳和舵一樣，既能控制蒼蠅的飛行方向，又能控制它們的身體平衡。受機翼的啟發，科學家們製造了一種用於火箭和宇宙飛船的共振陀螺儀，大大提高了飛行器自動控制系統的性能。
航天器使用多級火箭。為了減輕火箭的負擔，飛船的體積非常小，除了航天員必要的工作和生活空間外，沒有多餘的空間。在這個極其有限的太空艙裡，除了氧氣充足外，不能有任何有毒氣體，否則密封艙裡的宇航員將面臨生命危險。因此，有必要在航天艙內安裝一台高效、靈敏的氣體分析儀，以保證航天員的安全和科學研究的順利進行。人們發現蒼蠅有能力有效地探測氣體。受此啟發，仿生學科學家成功地模仿了一種基於蒼蠅嗅覺器官結構和功能的小型氣體分析儀。這個儀器的探針不是金屬，而是活生生的蒼蠅。在蒼蠅的嗅神經中插入一個非常薄的微電極，通過電子電路放大引導神經電信號，然後傳送給分析儀，分析儀一旦發現異常，就會報警。該儀器已安裝在航天器上，用於探測艙內氣體的成分。
馬腿骨骼結構的啟示
馬是陸地上速度最快、耐力最強的哺乳動物之一。它們優雅輕盈。那麼馳騁的秘訣是什麼？美國科學家拉普夫經過3年的研究發現，馬腿骨的結構非常奇怪。第三掌骨上有一個天然的“洞”，使馬腿在奔跑中承受著體重和空氣阻力的強大壓力。
基於計算機模型，研究小組創建了一個“仿生板”，作為飛機或航天器材料結構的原型。他們故意在“仿生板”上打了一個小孔，並在小孔周圍噴灑聚氨酯泡沫，模擬馬腿周圍第三掌骨周圍的骨骼結構。通過研究，科學家們證明了“仿生板”具有超壓縮能力，對航天器和其他長期必須面對強氣壓的飛行器具有重要的應用價值。
蜂房構造的啟示
為了使航天器達到足夠的速度，運載火箭必須提供相當大的推力。航天器的重量越輕，運載火箭的“負擔”就越輕，航天器可以飛得越高、越遠。為了減輕航天器的重量，科學家們從蜂窩結構中得到了靈感。
蜂窩是由一個個排列整齊的六角形小蜂房組成的。事實上，蜂巢並不是一個純粹的六棱鏡，而是一個底部由三個菱形組成的“尖項六棱柱形”。中國數學家華羅庚指出，在確定蜜蜂的體長和腰圍時，頂端六邊形蜂巢的材料是最省材料最經濟的！
所以，在製造飛船時，人們首先將金屬材料做成蜂窩狀，然後用兩塊金屬板夾住形成蜂窩狀結構。這種結構的飛機容量大，強度高，重量輕，不易傳導聲音和熱量。因此，當今的航天器和其他飛行器都採用這種蜂窩結構。
花瓣構造的啟示
太陽帆，又稱光帆，是一種利用光和巨大的薄膜透鏡，不需要消耗能量，利用太陽輻射壓力作為推進力的結構。在太空中運行的航天器是失重的，沒有空氣阻力。只要有一點外力，就會改變運動的方向和速度。因此，即使是面積很小的太陽帆也可以作為航天器的動力。
不過，如果在航天器進入大氣層時打開太陽帆，阻力會很大。此外，太陽帆的結構可能會因為摩擦產生的熱量而受損。航天專家從花瓣結構上瞭解到：當花瓣閉合時，花瓣所佔體積最小，能很好地保護雌蕊；當花瓣完全張開時，相互遮擋的程度最小，使雌蕊能最大程度地接受來自四面八方的花粉。日本航空航天發展局設計了太陽能帆，可以像花瓣一樣打開和關閉。早在十多年前，日產的太陽帆宇宙飛船在距離地球約770萬公里的太空成功發射了14米見方的太陽帆。研究人員希望在未來，這樣的太陽帆可以在各種情況下為航天器提供動力。
長頸鹿的啟示
長頸鹿之所以能通過長頸把血液輸送到頭部，是因為它們的血壓高。根據測量，長頸鹿的血壓是人類的兩倍。為什麼這麼高的血壓不能導致長頸鹿患腦出血而死亡？這與長頸鹿的身體結構有關。首先，長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達，可以壓縮血管，控制血流。同時，長頸鹿腿部和全身的皮膚和筋膜非常緊繃，有利於腿部血液向上流動。
科學家受到啟發，訓練宇航員每天鍛鍊幾個小時，以防止血管周圍的肌肉退化。宇宙飛船發射時，科學家們根據長頸鹿皮膚緊繃可以控制血管壓力的原理，研製出一種飛行服——“抗荷服”。抗荷服裝有充氣裝置。隨著飛船飛行速度的提高，抗荷服可以充入一定量的氣體，從而對血管產生一定的壓力，使航天員的血壓保持正常。同時，在航天員腹部下部套上密封裝置抽取空氣，可以降低航天員腿部的血壓，方便血液從身體上部向下輸送。
生物膜特徵的啟示
通過模擬生物膜的選擇性滲透，反滲透技術可以以最低的成本、最短的時間和最小的功耗處理大量的汙水，去除所有的雜質，將汙水轉化為乾淨的淡水。在宇宙飛船中，反滲透設備是必不可少的。它能將人體汗液和排泄物中的水濃縮起來循環利用。
