Ett livsuppehållande system på en rymdfarkost involverar teknologier utformade för att simulera livsvillkor på jorden. Detta inkluderar system som är nödvändiga för grundläggande mänsklig överlevnad, såsom ett adekvat atmosfärstryck, strålskydd som är nödvändigt för hälsohotet från kosmiska strålar och artificiell gravitation för att minimera förlusten av bentäthet och atrofiering av muskler under långa rymduppdrag. Andra viktiga delar av ett livsuppehållande system inkluderar förmågan att återvinna luft och vatten, upprätthålla optimal värme och fuktighet för mänsklig komfort, och system för förvaring av mat och avfallshantering.
Environmental Control and Life Support System (ECLSS) på den internationella rymdstationen (ISS) tillhandahåller en bra modell av ett livsuppehållande system som kommer att behöva anpassas för alla långa bemannade rymdfarkoster i den närmaste framtiden, till exempel en mänsklig resa till Mars. ECLSS tjänar främst funktionen att rena luften ombord på ISS från partiklar, mikroorganismer och oönskade gaser som utandad CO2 och flyktiga organiska föreningar som släpps ut av utrustning eller last. Systemet upprätthåller också ett korrekt atmosfärstryck och vattenånganivå, vilket underlättar en enhetlig temperatur och tryck i hela stationen. Vatten renas också av ECLSS, tillsammans med dess förmåga att ge friskt syre för andning.
Även om livsuppehållande systemet som ECLSS använder är pålitligt och hållbart, är det inte helt fristående. Det mesta av vattnet på stationen återvinns och återanvänds ett flertal gånger, bland annat som en källa för syrebildning, men stationen måste trots det periodvis försörjas med vatten. Detta beror delvis på det faktum att vatten bryts ner för att skapa syre, och vätet som skapas i elektrolysprocessen för att göra detta ventileras ut i rymden. Forskning pågår för att utveckla en Carbon Dioxide Reduction Assembly (CReA) som kommer att reagera avfallsväte med CO2 som andas ut av besättningen för att generera färskvatten och metanbränsle.
Resor av lång varaktighet ut i rymden som kan ta månader till år kommer att kräva ett slutet ekologiskt system som är helt självförsörjande. En av huvudkomponenterna för detta kommer att vara en form av energikälla som är mer hållbar än Power Supply Module (PSM)-enheterna som ISS använder för att bryta ner vatten och rena det, samt ge värme, ljus och elektricitet till stationen. Det kommer inte heller att vara möjligt att ta med allt vatten och luft som behövs för sådana resor från början, och det kommer att krävas regenerativ utrustning för att tillverka rent vatten och luft under vägen.
Ett av tillvägagångssätten för att etablera ett fungerande primärt livsuppehållande system för att leverera mat, luft och vatten har varit genom projekten Biosphere and Mars on Earth (MoE) sponsrade av US National Aeronautics and Space Administration (NASA). De försöker simulera levnadsförhållanden i en miljö som är totalt isolerad från extern återförsörjning. Ett effektivt växtbaserat livsuppehållande system skapat från denna forskning skulle kunna rena luft och vatten, samt vara en källa till mat. NASA ser sex avgörande livsuppehållande element som måste tas upp i sitt Advanced Life Support Project (ALS). Dessa inkluderar att ta itu med att tillhandahålla grunderna för ren mat, vatten och luft, och med logistiken för biomassa, termisk och avfallsfrågor.
De långsiktiga effekterna av mänsklig rymdfärd kan också vara skadliga på grund av strålning, viktlöshet och psykologisk isolering av besättningen. Avskärmning ombord på fartyget kan skydda besättningen från en del av strålningen i rymden. Att rotera en rymdfarkost på sin centrala axel när den rör sig mot sin destination kan också generera en simulerad gravitationsnivå längs dess yttre skrov, på grund av effekterna av centripetalacceleration.
Ryska kosmonauter har den mest omfattande erfarenheten av isolering ombord på rymdstationer som kretsar runt jorden. 2002 körde de ett experiment kallat Simulation of the Flight of International Crew på rymdstationen (SFINCSS) där volontärer turades om att bo i åtta månader i ett begränsat utrymme. En historia av långvariga uppdrag på den ryska rymdstationen Mir ses också som mycket värdefull medicinsk och psykologisk data. Det kan visa sig vara avgörande för att förbereda sig för effekterna som alla besättningar kan stöta på på ett och ett halvt år långt uppdrag till planeten Mars.